上海科學(xué)家新成果或助實(shí)現(xiàn)大規(guī)模低成本太陽(yáng)能發(fā)電

上海交通大學(xué)11日發(fā)布消息稱，上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院韓禮元教授團(tuán)隊(duì)使用更加經(jīng)濟(jì)安全的新方法制備出比蟬翼還薄數(shù)十倍的大面積鈣鈦礦薄膜，向?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模低成本太陽(yáng)能發(fā)電的目標(biāo)邁出了重要的一步。如果這種電池成功產(chǎn)業(yè)化，今后無需依賴政府政策資助，便可成為市場(chǎng)主流的發(fā)電方式。

該研究成果已于近日在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Nature》上在線發(fā)表。上海交大材料科學(xué)與工程學(xué)院楊旭東研究員和韓禮元教授為共同通訊作者，陳漢博士、葉飛博士、唐文濤為共同第一作者。上海交通大學(xué)、日本材料物質(zhì)研究所、蘇州黎元新能源科技公司、瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院為合作研究單位。

目前太陽(yáng)能電池中的光電材料普遍使用的是硅材料，硅電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率較高，但它的制作成本也高，而且在制作過程中需要消耗大量化石能源、產(chǎn)生污染環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)。于是迫切需要發(fā)展新一代低成本太陽(yáng)能電池。

韓禮元介紹說，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)化效率高、發(fā)電成本低，是光伏研究領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力、最有希望實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)電的光伏技術(shù)。但由于它的關(guān)鍵部位鈣鈦礦材料薄膜要求高，使得這種新型太陽(yáng)能電池“不好做”。“現(xiàn)階段超過20%認(rèn)證效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池面積只能達(dá)到0.04cm2-0.2cm2，頂多像個(gè)米粒那么大，而且依靠現(xiàn)有制備薄膜的技術(shù)，鈣鈦礦薄膜的面積越大，越容易出現(xiàn)瑕疵，電池的效率就越低。”

“我們團(tuán)隊(duì)用了3年時(shí)間解決這個(gè)問題，在大面積高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜制備的基礎(chǔ)上，開發(fā)了有效面積36.1cm2的鈣鈦礦電池模塊，在國(guó)際認(rèn)證機(jī)構(gòu)首次獲得了12.1%的認(rèn)證效率，建立了第一個(gè)大面積鈣鈦礦模塊的效率世界紀(jì)錄。”韓禮元表示。

新型制備大面積均勻鈣鈦礦薄膜的方法，為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)低成本鈣鈦礦太陽(yáng)能電池模塊提供了一個(gè)新的發(fā)展方向。研究團(tuán)隊(duì)成員表示，未來的研究方向?qū)言搱F(tuán)隊(duì)小面積高效率器件的制備技術(shù)應(yīng)用到模塊當(dāng)中，有希望達(dá)到和當(dāng)前硅太陽(yáng)能電池相當(dāng)?shù)哪K效率。

此外，將進(jìn)一步對(duì)鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性做深入探究，加速該型電池商業(yè)化進(jìn)程。結(jié)合以上兩點(diǎn)，該團(tuán)隊(duì)希望通過他們以及其他科研工作者的共同努力，使鈣鈦礦太陽(yáng)能電池成為市場(chǎng)主流的發(fā)電方式，為降低發(fā)電成本，緩解能源危機(jī)，改善自然環(huán)境做出貢獻(xiàn)。