新華社記者 朱涵

我國(guó)企業(yè)和高校創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)提出太陽(yáng)能電池材料鈣鈦礦的涂層革新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了平米級(jí)鈣鈦礦組件的穩(wěn)定批量生產(chǎn)，推動(dòng)鈣鈦礦技術(shù)實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室到規(guī)模化應(yīng)用的跨越。22日，該項(xiàng)研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

論文第一作者及通訊作者、杭州纖納光電首席技術(shù)官顏步一介紹，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是第三代光伏技術(shù)，具有柔性、質(zhì)輕等特性，即便在陰天也可保持較穩(wěn)定的光電轉(zhuǎn)換效率。鈣鈦礦電池的核心部位是鈣鈦礦吸光層，主要通過(guò)鈣鈦礦溶液成膜和結(jié)晶來(lái)制備，此前的常見(jiàn)工藝難以精準(zhǔn)控制結(jié)晶厚度和平整度，因此影響鈣鈦礦面板的發(fā)電效能。

在浙江大學(xué)、浙江理工大學(xué)效率提升策略及理論計(jì)算的支持下，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)提出三維層流風(fēng)場(chǎng)技術(shù)，攻克了鈣鈦礦薄膜大面積結(jié)晶均勻性難題。

“三維層流風(fēng)場(chǎng)技術(shù)就像在涂了鈣鈦礦溶液的玻璃基板上放置一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的‘抽油煙機(jī)’。通過(guò)巧妙結(jié)合旋涂工藝、真空閃蒸工藝，讓氣流平穩(wěn)、均勻、定向地掠過(guò)玻璃基板，起到干燥的作用，從而讓鈣鈦礦更均勻地結(jié)晶。”顏步一說(shuō)，通過(guò)計(jì)算流體力學(xué)仿真優(yōu)化，三維層流風(fēng)場(chǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)鈣鈦礦薄膜厚度的精準(zhǔn)控制，使0.79平方米面積上的鈣鈦礦薄膜厚度波動(dòng)小于3微米。

據(jù)介紹，與傳統(tǒng)工藝相比，三維層流風(fēng)場(chǎng)技術(shù)減少了表面缺陷，優(yōu)化了結(jié)晶形態(tài)，使殘留溶劑減少90%。經(jīng)戶(hù)外實(shí)證推算，應(yīng)用新技術(shù)的鈣鈦礦組件10年衰減率不超過(guò)10%，達(dá)到光伏組件使用壽命的要求。

此外，基于該技術(shù)建造的百兆瓦鈣鈦礦量產(chǎn)線(xiàn)，組件良率突破98.5%，0.79平方米組件功率達(dá)118W。在此基礎(chǔ)上建設(shè)的500千瓦級(jí)鈣鈦礦商業(yè)電站，單位裝機(jī)容量等效滿(mǎn)發(fā)時(shí)長(zhǎng)較晶硅組件高29%，高溫季發(fā)電量較晶硅組件多31.9%。

美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校材料科學(xué)與工程系主任、歐洲科學(xué)院院士楊陽(yáng)表示，該項(xiàng)新技術(shù)兼顧了效率、穩(wěn)定性與生產(chǎn)良率和可擴(kuò)展性，表明鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)已具備了規(guī)模化量產(chǎn)的基本條件。據(jù)了解，目前該技術(shù)正拓展至柔性組件、光伏建筑一體化、車(chē)載能源等場(chǎng)景。