近日,西湖大学未来产业研究中心、工学院王睿团队在柔性叠层太阳电池领域取得重要突破,成功让钙钛矿与铜铟镓硒两种材料叠在一起,使得光电转换效率达到23.4%,成为该类叠层太阳电池目前报道的最高效率值。A股市场上,多家上市公司已在叠层太阳电池领域探索布局。
23.4%!西湖大学钙钛矿与铜铟镓硒叠层太阳电池获突破
2月5日消息,西湖大学未来产业研究中心、工学院王睿团队在钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池领域取得重要成果。该团队将宽带隙钙钛矿用于制备四端叠层和两端柔性叠层电池,分别获得了30.13%和23.41%的光电转换效率。
“如果把单结钙钛矿太阳电池比作单层蛋糕,叠层太阳电池便是多层蛋糕。”王睿打比方说,每一层半导体材料层都能“捕捉”特定波长的太阳光。因此它能吸收比“单层”电池更广泛的太阳光能量,更高效地将太阳光转化为电能,从而突破单结太阳电池转换效率“天花板”。
得益于材料本身优异的光电性能和易于制备等特点,单结钙钛矿太阳电池的光电转换效率从2009年报道的3.8%迅速提升到目前约 27%的纪录效率,和目前最高效的晶体硅太阳电池的效率相当,两者效率都已接近瓶颈。
叠层电池技术可通过将两种或更多不同材料的太阳能电池层叠组合,以实现超越单结电池理论效率极限的光电转换效率。
相比“钙钛矿+钙钛矿”和“钙钛矿+硅”这些组合,王睿团队选择的“钙钛矿+铜铟镓硒”的搭配在过去几年是个“冷门”研究领域。
据悉,铜铟镓硒是由铜(Cu)、铟(In)、镓(Ga)、硒(Se)四种元素组成的化合物半导体材料。作为重要的薄膜太阳电池,其吸光层薄、稳定性好、抗辐射性强,并且具备产业化基础。
通过优化钙钛矿层以及其他层的制备工艺,王睿团队在两端柔性钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术上实现了快速突破,光电转换效率不断攀升。
王睿介绍,这是一种柔性轻薄的叠层太阳电池,厚度仅相当于一根头发丝的直径,其未来有望应用于建筑、汽车、飞行器、柔性可穿戴设备等多个领域。
多家A股公司入局钙钛矿叠层电池领域
钙钛矿叠层电池是一种新型太阳能电池,相较传统晶硅电池具有发电成本低、光电转换效率高的特点。
西南证券研报显示,单结晶硅太阳电池的转换效率未来几年将逐步接近理论极限,为了充分利用太阳光谱,叠层电池通过使用具有不同带隙的吸收材料来吸收不同能量的光子,将充分吸收太阳光,理论效率极限大幅推升至43%。其中,TOPCon-钙钛矿叠层电池展现出良好的光、热稳定性,将继续延长TOPCon技术的生命周期。
A股领域,多家上市公司已在钙钛矿叠层电池领域发力。
天合光能(688599.SH)已全面覆盖TOPCon、HJT、IBC、钙钛矿、叠层电池等技术。天合光能表示,目前TOPCon+钙钛矿叠层是产业化价值最高的方向,公司已联合11家企业共同成立了江苏群创光伏技术有限公司,联合布局新一代光伏产品——晶硅叠层太阳电池,从材料、设备、工艺等方面重构光伏产业链,加速推进叠层电池的产业化进程。
晶科能源(688223.SH)2024年半年报显示,公司基于N型TOPCon 的钙钛矿叠层电池研发取得重大突破,经中科院上海微系统与信息技术研究所检测,其转化效率达到33.24%,大幅提升了公司之前保持的同类叠层电池最高转换效率,进一步拓展了N型TOPCon向下一代电池技术升级空间。
通威股份(600438.SH)披露,随着终端应用场景的不断丰富,光伏电池技术有望呈现多元化发展的趋势。公司储备了包括TOPCon、HJT、XBC、钙钛矿硅叠层电池及组件等新技术。
钧达股份(002865.SZ)与众多国内外知名机构开展研发合作,就下一代钙钛矿叠层等行业前沿技术开展技术研发储备,公司与外部机构合作研发的钙钛矿叠层电池实验室效率达29.03%。
京山轻机(000821.SZ)2024年顺利完成了钙钛矿单结及叠层太阳能电池整线设备项目的交付,并成功验收了公司首条钙钛矿叠层电池整线设备。
奥特维(688516.SH)披露,公司顺应行业技术迭代趋势,围绕TOPCon设备研发,拟增加TOPCon-钙钛矿叠层核心设备的研发投入,提升公司研发实力。
微导纳米(688147.SH)与国内头部光伏厂商形成了长期合作伙伴关系,应用的技术路线覆盖了TOPCon、XBC、钙钛矿和钙钛矿叠层电池等新一代高效电池技术。
百川畅银(300614.SZ)于2023年3月2日与中盈未来企业管理(上海)有限公司出资成立百川未来新能源技术(上海)有限公司,该公司专注于新型高效异质结&叠层光伏电池(HJT)、钙钛矿叠层电池整线技术开发和装备生产。
迈为股份(300751.SZ)则积极推动全尺寸钙钛矿/异质结叠层电池技术研发。
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