因为钙钛矿,所以异质结?
不久前,TestPV发布的☞☞十四五光伏技术路线之争一文中提到,作为PERC后下一代高效电池,HJT和TOPCon将在五年内决出雌雄。
其实无论是HJT,还是TOPCon,产业化都还刚刚开始,都不是当下光伏电池技术主流,但相比较来说,光伏行业和投资资本似乎更看好异质结一些,异质结的风雨声也比TOPCon来得更猛烈些。既然未决雌雄,为何行业和资本更看好异质结呢?
光伏领跑者创新论坛专委会的电池技术专家表示,或许是因为钙钛矿吧。
因为钙钛矿?
钙钛矿,似乎是下一代高效电池技术之后的再下一代,从成本、效率的未来预期来看,似乎是晶硅光伏电池技术终结者,为何会成为HJT和TOPCon技术的风向标?
2020年10月,当国际能源署(International Energy Agency) 宣布太阳能为“历史上最便宜的电能”时,是基于不断降本增效后效率仍只有19-25%的晶硅电池技术。☞☞第二届全球钙钛矿光伏技术论坛的演讲者告诉大家:想象一下,新的太阳能电池效率可以设定30%或更高。
而截止到12月,钙钛矿光伏电池效率超过30%离现实就已经很近。
美国NREL在12月证实:☞☞牛津光伏钙钛矿效率实现29.52%再破记录!单个涂覆有钙钛矿矿物的太阳能电池现在可以将29.52%的入射太阳光转化为电能,而根据NREL自己的基准测试,传统的硅电池最高才达到27.6%。
理论效率来看,新式钙钛光伏电池的单层理论效率可达31%,钙钛矿双结叠层电池转换效率可达35%,钙钛矿三结叠层电池理论效率可达45%以上。
牛津光伏表示,按照目前的速度,他们将很快跨入钙钛矿3.0时代,具体来说牛津光伏志在四年内实现钙钛矿光伏电池33%的转换效率。
除了牛津光伏,钙钛矿光伏效率竞赛的另一位领跑者 - 德国亥姆霍兹-柏林中心研究所也已经将钙钛矿电池实现了29.15%的效率,并有望将其评级提高到32.4%。
所以异质结?
钙钛矿的理论效率和实验室效率再高,现在也不能摆脱量产效率低的问题,因此异质结和TOPCon等晶硅电池技术依然被认为是下一代光伏高效电池。然而,钙钛矿的效率突破和HJT、TOPCon又有什么关系?
牛津光伏首席技术官Chris Case在介绍其破纪录技术时称,这里面有一个“结”。
钙钛矿双结叠层电池转换效率可达35%,而这种双结技术,其中有一种形式就是钙钛矿/晶硅双结叠层电池。
钙钛矿/晶硅叠层光伏电池 – 效率更高
用叠层的方法 – 将钙钛矿材料的薄膜层涂覆光伏晶硅电池片上 – 让太阳光的一部分被钙钛矿转化成电能,而另一部分太阳光能穿过透明的钙钛矿电池层进入晶硅电池片,由晶硅材料将其转化成电能。
因为钙钛矿层材料可吸收较短的波长,而晶硅层吸收较长的波长。通过改进电池的涂层和抗反射层,并去除缺陷和杂质,钙钛矿/晶硅叠层电池的效率有望大幅提高。
而异质结,似乎就是天生为钙钛矿电池的产业化所准备的一项过渡技术。对于异质结晶硅电池,它的表面就是要叠加薄膜光伏的,至于是CIGS,还是碲化镉,亦或是钙钛矿,甚至是染敏电池,异质结并不在乎,谁的效率高、成本低,谁就是最佳的“联姻”伴侣。
突破源于内部,无需革命
一种新技术取代就技术,往往是循序渐进的,即便是颠覆性的取代。钙钛矿之于晶硅,犹如一帮学化学的人要革学物理的人的命,但在钙钛矿技术能产业化之前,晶硅光伏早就占据了现实的制高点,无论是产业普及,还是产业应用,或是产业管理,还有产业资本。
与其埋葬式的颠覆取代,不如联姻式的渗透扩散。钙钛矿之于异质结,就是在晶硅产业帝国中找到一条内部突破口,通过与晶硅配偶,生成效率更高的电池技术,取代现有的PERC电池。
牛津光伏商业规模的钙钛矿-硅串联电池
而这一尝试,犹如为晶硅产业挠痒痒,晶硅并不Care,甚至有点喜欢。过去五年,异质结成了晶硅光伏高效技术的一个风向标,越来越多的研究和资本正在关注。
而有了更多的人研究、更多的产业资本加持,钙钛矿近年来的技术突破相比过去更是呈现指数级的增长,纯钙钛矿电池的产业化也在加速。
而众多晶硅高效电池技术中,异质结,唯有异质结,能够看到钙钛矿的未来,能够用钙钛矿来加持。
HJT、TOPCon,同样是对未来电池技术的一种投资,资本没有理由不去青睐更有未来钙钛矿概念和可能的HJT技术。
这大概就是因为钙钛矿,所以异质结的一点理由吧。
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