近期，上海交通大学韩礼元教授团队与苏州黎元新能源科技有限公司联合组成产学研研发团队，利用自主知识产权关键技术，获得了面积36平方厘米、能量转化效率12.1%的电池组件。
 

 

　　该成果是世界上首次获得认证的钙钛矿电池组件记录，得到了国际权威认证机构-日本产业技术综合研究所（AIST）的认证，是世界最高效率钙钛矿太阳电池模块。相关研究成果刊登在最新一期《solarcellefficiencytables》上，填补了国际上长期以来该领域的研究空白。这一成果极大推动了低成本太阳能电池的研究和未来大规模产业化的进程。

 

　　有机金属卤族钙钛矿材料因其具有带隙可调、电荷迁移率高、制备简单等优点，近年来在光电领域大方异彩。尤其在低成本太阳能电池领域，有机金属卤族钙钛矿太阳能电池的能量转化效率已经接近传统的硅太阳能电池，是最有希望实现发电成本低于石化能源的光伏技术。通过该团队的研究发现，钙钛矿太阳能组件的效率达到12%寿命达到15年，钙钛矿产业化的成本为0.07美元/W，可以实现发电成本低于传统石化能源。该型太阳能电池的研究引起了学术界和工业界的广泛重视，吸引了大量科技与产业研究人员转向这一领域进行激烈的竞争。目前，能否实现大面积高效率高稳定性钙钛矿太阳能组件成为制约钙钛矿太阳能电池产业化的关键问题。

 

　　钙钛矿太阳能电池技术被“世界经济论坛”评为2016年十大最有前景的技术之一。瑞士洛桑联邦理工学院长期致力于钙钛矿在太阳能转换装置中的应用研究,其研究成果表明,该材料有望在2020年之前实现大规模应用。全球多所大学和研究机构都投入人力和财力开发钙钛矿太阳能电池,使钙钛矿太阳能电池的转换效率大大提高,在过去的六年里提高了5倍以上,但是,要达到规模化工业生产阶段,尚有局限。

 

 

　　无独有偶，澳大利亚悉尼的新南威尔士大学（UNSW）的一个团队声称在16平方厘米的（6.3平方英寸）钙钛矿太阳能电池上实现了12.1%的能量转换效率，这是目前规模高效钙钛矿电池的10倍。

 

　　在过去一年左右，已经看到了其他较小的钙钛矿电池和一些混合组合的钙钛矿电池效率水平高于20%。对于1.2cm2（0.5平方英寸）的单钙钛矿电池，UNSW团队也实现了18%的效率。UNSW澳大利亚先进光伏发展中心高级研究员AnitaHo-Baillie表示，从2009年到现在，效率等级达到了3.8%，而且已经飞速发展。可以在一年左右的时间内达到24%。

 

　　这种太阳能电池由称为钙钛矿的特定结构晶体制成。具有大晶粒尺寸的平滑钙钛矿层允许Cell吸收更多的光能。与硅电池相比，其易于生产，低成本更低，该技术一直在快速发展并吸引了大量注意。另外，化学成分的多样性也允许Cell是透明的，或由不同的颜色制成。

 

　　不过，钙钛矿电池具有更差的耐用性，Ho-Baillie和她的团队表示，他们相信可以改善它的耐用性，同时还可以进一步提升效率。

 

　　就在不久前，一个美英研究团队报告说，他们用一种新方法加工制造钙钛矿太阳能电池，使其光电转换效率接近传统的硅基太阳能电池，但成本便宜很多。

 

　　钙钛矿材料是指一类陶瓷氧化物，因类似结构最早在天然钙钛矿中被发现而得名。用钙钛矿材料可以制成太阳能电池，光电转换效率较高，近年来科学界一直看好其前景。但是它也有性能不稳定、易衰减的缺陷，一直没有成熟的产品。

 

　　美国斯坦福大学和英国牛津大学的研究人员用锡混合铅、铯、碘等其他几种常用物质，制造出新型钙钛矿材料。与目前的太阳能电池材料单晶硅相比，这种钙钛矿材料更薄，柔性更好，造价也更便宜。

 

　　据介绍，他们设计了一种新的、由两个串联的全钙钛矿太阳能电池组成的发电设备，能以２０．３％的综合效率将太阳光能转化为电能，光电转换效率已接近现在市面上的硅基太阳能电池。

 

　　研究人员说，钙钛矿太阳能电池串联设备造价较低。生产硅基太阳能板首先需要加工成单晶硅，工艺要求１６００摄氏度的高温，而制造钙钛矿太阳能电池，在实验室里就可以对锡、铅等常见物质加工，然后在常温下喷涂在玻璃上。

 

　　钙钛矿材料的稳定性一直是一个问题。安装在屋顶的硅基太阳能板通常能用２５年甚至更长时间，但有些钙钛矿材料在潮湿或光照环境中退化很快。以前的实验显示，用锡制成的钙钛矿材料特别不稳定。

 

　　研究人员将他们用锡混合多种物质制成的钙钛矿太阳能电池和用锡制成的钙钛矿太阳能电池在１００摄氏度的环境中放置了４天，发现前者的热稳定性和空气稳定性非常好，是后者从未具备的。