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[中青在线]上海交大团队探索钙钛矿太阳能电池可行性,比硅太阳能便宜一半
[发布时间]: 2017年09月12日
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[责任编辑]: 张素梅

明明是一种清洁能源,为什么太阳能设备总是得不到更广泛大众的支持?明明可以每家每户安装上一块太阳能电板为家庭供电,为什么只有极少数绿色环保“发烧友”才会安装太阳能?今天,中国青年报·中青在线记者从上海交大获悉,困扰太阳能推广的“价格问题”终于有可能找到突破口——上海交大材料科学与工程学院青年团队发现的一种《无溶剂免真空条件下大面积钙钛矿薄膜和高效太阳能电池模块制备》的新方法,将使得低成本的钙钛矿薄膜太阳能电池成为现实。   

目前市面上,大多数太阳能电池都运用硅材料作为光电材料,硅电池的光电能量转换效率高,但制作成本也很高,且制备过程中需要消耗大量的化石能源,产生污染环境的化学物质。   

钙钛矿材料,也能被用于太阳能电池的制备。它在实验室里的光电能量转换效率可以达到22.1%,比市面上一般硅材料16%-18%的转换效率要高出很多,而它的价格大概只有同类硅材料的一半。   

如果能用钙钛矿材料代替硅材料,那么,价格便宜的太阳发电,就能自然而然因其“实惠”的特点,取代火电等成为新型发电方式。上海交大材料科学与工程学院教授韩礼元是学生团队论文的通讯作者,他告诉记者,煤电的发电成本大约为0.6元/度,而使用硅材料的太阳能发电每度电成本要超过1元,“所以太阳能发电一直在依赖政府补贴,如果有一天,太阳能发电能比煤电更便宜,那么人们自然而然会选用这种方式。”   

韩礼元说,研究太阳能发电的最终目的,是让它变得更实用,“不要政府支持,也能推广开来。”   

但此前,钙钛矿材料应用于太阳能电板的先例仅停留在实验室小面积试验上。比如,超过22%的光电能量转换效率就是在不到0.1平方米的面积上实验出来的,“面积越大,效率就有可能越来越低。”   

上海交大陈汉博士、叶飞博士、唐文涛3人这一次,在1平方米的面积上,试着均匀地涂上了钙钛矿膜,得到了大约12%的光电能量转换效率。技术的核心在于——涂膜。韩礼元介绍,钙钛矿膜是在一个平面上“一边涂、一边生长”的材料,涂一遍某种材质,隔一段时间在涂一遍另一种材质,两者发生化学方,涂膜过程中满满变成结晶体。   

面积越大,越难涂膜均匀。学生们发现的新的涂膜方法,可以均匀、少缺陷地进行高质量涂膜,向着钙钛矿材料实际应用迈出重要一步。近日,国际著名学术期刊《Nature》在线发表了韩礼元教授团队的研究成果。   

“如果我们可以进一步把钙钛矿膜的转换率做到15%以上,保证使用15年以上,那就比煤炭、石油发电都来得便宜。”韩礼元说,明年上半年,团队希望能在20cm*20cm的电板上涂膜成功,并使之产生15%以上的转换率,“再往后,要做到30cm*40cm,15%的转换率,稳定性5年以上,之后再做10年、15年,甚至20年以上的稳定性。”   

据悉,目前已经有很多企业有意向与韩礼元团队合作。“一开始可能做不了家庭用,但如果能做到汽车车顶使用,也很不错。”韩礼元说,如果能在新能源汽车车顶安装上钙钛矿太阳能板,那么困扰电车用户的“停一周就没电”的情形,将得到根本性的改观。   

“电车用户出门旅游,不再需要把电池拿下来了,因为太阳能可以持续供电。”韩礼元说,未来,汽车生产企业也可以在汽车车窗玻璃上涂上钙钛矿薄膜蓄电。  

来源:中青在线 2017.09.11  

原文:上海交大团队探索钙钛矿太阳能电池可行性,比硅太阳能便宜一半

[作者]: 王烨捷 
[摄影]:
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