11月鈣鈦礦電池十大進(jìn)展

1． Saule Technologies發(fā)布新型鈣鈦礦電子產(chǎn)品

11 月 26 日，Saule Technologies 推出由鈣鈦礦太陽能電池供電的電子貨架標(biāo)簽（PESL）技術(shù)，成為世界上第一個(gè)由鈣鈦礦光伏電池驅(qū)動(dòng)的電子價(jià)格和廣告標(biāo)簽。

圖1Saule Technologies 提供的 PESL 圖像

這些設(shè)備可以通過無線信號(hào)更改其上顯示的消息，這款智能電子標(biāo)簽系統(tǒng)據(jù)說使用壽命約為 10 年。此前Saule Tech 還發(fā)布過用于建筑外墻的鈣鈦礦電池供電大型百葉窗。

11月20日，《光伏領(lǐng)跑者創(chuàng)新論壇》發(fā)布Saule將出席全球鈣鈦礦光伏論壇并作重要報(bào)告。

2． 西班牙科學(xué)家用石墨烯改善鈣鈦礦電池

西班牙的研究人員展示了石墨烯如何改善鈣鈦礦太陽能電池。

最近的研究表明，石墨烯相關(guān)材料的加入提高了鈣鈦礦太陽能電池的性能和穩(wěn)定性。石墨烯具有疏水性，可以增強(qiáng)鈣鈦礦太陽能電池的多種特性。包括可以增強(qiáng)穩(wěn)定性和鈣鈦礦晶疇界面處電子陷阱的鈍化。石墨烯還可以提供更好的能級(jí)對(duì)齊，從而產(chǎn)生更高效的電池。

圖2在碘化鉛薄膜上用原始石墨烯改進(jìn)太陽能電池

在最近的一項(xiàng)研究中，西班牙科學(xué)家使用原始石墨烯來改善 MAPbI 3的特性。MAPbI 3是一種流行的鈣鈦礦材料，原始石墨烯與金屬鹵化物鈣鈦礦結(jié)合形成太陽能電池的活性層。通過分析所得的石墨烯／鈣鈦礦材料，觀察到當(dāng)使用最佳石墨烯量時(shí)，高應(yīng)力條件下的平均效率值為 15％。

3． 德滬開發(fā)全球手套大面積鈣鈦礦涂膜設(shè)備

鈣鈦礦量產(chǎn)設(shè)備傳來重磅消息上海德滬開發(fā)的全球首套用于大面積鈣鈦礦太陽能面板制造核心涂膜設(shè)備系統(tǒng)驗(yàn)收成功，成為我國首個(gè)超越日本、德國、韓國頭牌企業(yè)，可以提供高品質(zhì)量產(chǎn)電子級(jí)精密狹縫涂布設(shè)備的本土公司。

進(jìn)一步推動(dòng)鈣鈦礦與疊層電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，上海德滬涂膜設(shè)備有限公司還積極攜手上海市太陽能學(xué)會(huì)、光伏領(lǐng)跑者創(chuàng)新論壇、協(xié)鑫（集團(tuán)）控股有限公司弗斯邁智能科技（江蘇）有限公司、荷蘭SMIT公司等六方，共同主辦的“第三屆全球鈣鈦礦與疊層電池產(chǎn)業(yè)化論壇”，將于 12 月 5～7 日在江蘇昆山召開。屆時(shí)德滬將詳細(xì)介紹該設(shè)備的研發(fā)和應(yīng)用技術(shù)。

4． 萊斯大學(xué)的高效、穩(wěn)定研究

二維鈣鈦礦中的光激活層間收縮可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定高效的太陽能電池。

萊斯大學(xué)喬治 R 布朗工程學(xué)院的 Aditya Mohite 實(shí)驗(yàn)室的研究人員以及普渡大學(xué)和西北大學(xué)、美國能源部國家實(shí)驗(yàn)室洛斯阿拉莫斯、阿貢和布魯克海文以及位于法國雷恩的電子與數(shù)字技術(shù)研究所 （INSA） 的合作者在鈣鈦礦電池的原子設(shè)計(jì)方面達(dá)到了新的標(biāo)桿。由半導(dǎo)體鈣鈦礦制成的薄太陽能電池，在提高效率的同時(shí)也注重穩(wěn)定性。

萊斯大學(xué)研究人員發(fā)現(xiàn)，陽光本身使二維鈣鈦礦中原子層之間的空間收縮，足以將材料的光伏效率提高18％。

5． HZB完美的鈣鈦礦 － 完美的工藝

HZB研究所鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)室的MBRAUN稱，鈣鈦礦真空沉積的不良工藝控制是有機(jī)前體分子特性的結(jié)果（低蒸發(fā)溫度，在腔室中產(chǎn)生分壓），通過對(duì)系統(tǒng)的兩個(gè)主要修改可以解決這些問題

l 一種特殊的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，用于優(yōu)化受控過程的操作制度

l 一種新型高精度前驅(qū)體沉積源

圖3HZB 的 HySPRINT 鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)室照片

包括多源共沉積工藝在內(nèi)的揮發(fā)性化合物（例如MAI）的沉積可以在高度受控的高真空條件下進(jìn)行。此外，可以可靠地使用蔭罩來構(gòu)造沉積材料。

6． 先進(jìn)成像技術(shù)研究鈣鈦礦行為

劍橋大學(xué)的研究人員與劍橋的卡文迪什實(shí)驗(yàn)室、位于迪德科特的鉆石光源同步加速器設(shè)施和日本沖繩科學(xué)技術(shù)研究所合作，首次使用了一套相關(guān)的多模態(tài)顯微鏡方法進(jìn)行可視化，研究為什么鈣鈦礦材料似乎對(duì)其結(jié)構(gòu)中的缺陷如此寬容。

優(yōu)秀半導(dǎo)體的典型模型是非常有序的結(jié)構(gòu)，但鈣鈦礦中組合的不同化學(xué)元素陣列創(chuàng)造了一個(gè)更加“混亂”的景觀。通常這種異質(zhì)性會(huì)導(dǎo)致材料中的缺陷，從而導(dǎo)致納米級(jí)“陷阱”，從而降低設(shè)備的光伏性能。

但是，盡管存在這些缺陷，鈣鈦礦材料仍然顯示出與其硅替代品相當(dāng)?shù)男仕?。事?shí)上，同一小組的早期研究表明，無序結(jié)構(gòu)實(shí)際上可以提高鈣鈦礦光電的性能，令人驚訝。他們的最新工作試圖解釋為何無序結(jié)構(gòu)對(duì)于鈣鈦礦反而能提升性能。

7． 鈣鈦礦和 MOF 混合產(chǎn)生高度穩(wěn)定的發(fā)光復(fù)合材料

世界上很多大學(xué)和實(shí)驗(yàn)室的研究人員最近都在嘗試熔化金屬有機(jī)框架 （MOF） ，并將它們與鈣鈦礦材料混合，以產(chǎn)生高度穩(wěn)定的發(fā)光復(fù)合材料。據(jù)報(bào)道，該混合物可抵抗熱、空氣和濕氣的暴露。

劍橋大學(xué)的化學(xué)家Thomas D． Bennett 在其論文中稱，鹵化鉛鈣鈦礦，例如碘化銫鉛，自然會(huì)顯示出光致發(fā)光。然而這種發(fā)光相僅在高溫下才穩(wěn)定，當(dāng)材料冷卻時(shí)，它的影響就會(huì)消失。在這項(xiàng)新工作中，研究人員使用 MOF 玻璃保留了這種光致發(fā)光，以在室溫下捕獲這種亞穩(wěn)相，同時(shí)封裝和保護(hù)鈣鈦礦。

8． HZB 鈣鈦礦－疊層電池創(chuàng)造了 29．8％ 新效率記錄

《全球光伏》近日?qǐng)?bào)道由 Christiane Becker 教授、Bernd Stannowski 教授和 Steve Albrecht 教授領(lǐng)導(dǎo)的HZB團(tuán)隊(duì)共同成功將鈣鈦礦硅串聯(lián)太陽能電池的效率提升至 29．80％ 的新紀(jì)錄。該結(jié)果已由 Fraunhofer ISE CalLab 正式認(rèn)證，并記錄在 NREL 圖表中。

圖4HZB 串聯(lián) PSC 的效率接近 30％

該鈣鈦礦疊層電池基于兩項(xiàng)創(chuàng)新納米紋理正面（左）和帶有電介質(zhì)反射器的背面（右）。

2020 年 1 月，HZB 鈣鈦礦疊層電池實(shí)現(xiàn)了29．15％效率紀(jì)錄，此后不久Oxford PV宣布了 29．52％ 的認(rèn)證效率。從那時(shí)起，新記錄的競爭一直在進(jìn)行，30％ 的效率就像是這項(xiàng)引人入勝的新技術(shù)的心理門檻，能夠不斷接近乃至超越或?qū)氐赘淖児夥袠I(yè)。HZB 不同團(tuán)隊(duì)和研究所之間的良好合作讓HZB在鈣鈦礦效率領(lǐng)域不斷創(chuàng)造世界紀(jì)錄。

9． 26㎝?的面積上實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦電池21．4％的轉(zhuǎn)換效率

11月中旬，國際科學(xué)家團(tuán)隊(duì)使用特定的排列方式在26㎝?的面積上實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦電池21．4％的轉(zhuǎn)換效率，創(chuàng)造了該尺寸的效率記錄。

在0．09cm?的面積上，鈍化制備的電池達(dá)到了23．9％的轉(zhuǎn)換效率；當(dāng)放大到26cm?時(shí)，電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了21．4％。該電池在運(yùn)行1000小時(shí)后保持了初始效率的85％，在氮?dú)庵屑訜岬?5攝氏度，1000小時(shí)后保持了初始效率的75％。

10．總投資20億元！泰州錦能鈣鈦礦疊層電池項(xiàng)目落戶

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化再傳來重磅消息泰州錦能新能源有限公司鈣鈦礦銅銦鎵硒疊層電池全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目簽約落戶常德。公司將在常德規(guī)劃建設(shè)薄膜光伏全產(chǎn)業(yè)鏈項(xiàng)目，總投資20億元，主要建設(shè)鈣鈦礦銅銦鎵硒疊層電池研究院、生產(chǎn)線、光伏電站及配套設(shè)施。項(xiàng)目全部建成投產(chǎn)達(dá)產(chǎn)后，量產(chǎn)效率達(dá)22％以上。