聚焦下一代光伏，浙江实验室打破两项世界纪录

潮新闻 记者 胡静漪(hújìngyī) 通讯员 罗漪 江欣 下一代光伏(guāngfú)，加速研发进程。 近日，白马湖实验室联合苏州大学与(yǔ)新南威尔士大学，在钙钛矿太阳能电池(diànchí)领域取得重大突破—— 0.1平方厘米小(xiǎo)面积(miànjī)电池效率(xiàolǜ)高达27.3%，1平方厘米大面积电池效率达到26.9%，同时刷新两项世界纪录，相关成果收录在5月26日发布的最新版《太阳能电池效率表》中。 据介绍，《太阳能(tàiyángnéng)电池效率表》由“太阳能之父”马丁·格林教授主持编制，自1993年1月起，每六个月(liùgèyuè)发布一次，刊登在国际(guójì)权威杂志(zázhì)《Progress in Photovoltaics（光伏的进展）》上。 这是对太阳能电池最先进水平的权威总结(zǒngjié)，确保全球光伏研究的可比性与可重复性(kěchóngfùxìng)。 《太阳能电池(diànchí)效率表》截图。受访者 供图 《太阳能电池效率(xiàolǜ)表》截图。受访者 供图 光伏的运作机制，就是把光能转换成(zhuǎnhuànchéng)电能。 如果在相同光照条件下，单位面积的(de)光伏电池能产生更多电能(diànnéng)，就能节约光伏板(bǎn)的面积，拓展丰富的应用场景；更重要的是，度电生产成本下降，将让光伏相比煤电、风电等能源更具竞争力，吸引更多投资(tóuzī)客入场。 在光伏领域，要数(yàoshù)晶硅太阳能电池技术最(zuì)成熟，它的光电转换(zhuǎnhuàn)效率，从理论极限来看约为29.4%（可理解为把100份光转换为29.4份电）。目前，市场上大多数晶硅组件效率在24%左右。 而钙钛矿电池的理论极限效率超过31%，在(zài)推动光伏产业提效降本方面有革命性(gémìngxìng)的意义。不过，目前大规模商业化还有一定距离。 眼下，钙钛矿电池被业界看作下一代光伏技术，寄予厚望。大批科研机构(kēyánjīgòu)、高新企业，都在角逐提升转换效率(xiàolǜ)。在这次的《太阳能(tàiyángnéng)电池效率表》中，钙钛矿相关的电池效率纪录(jìlù)，占到全部效率纪录的15%，发展势头十足。 成立于2022年的白马湖实验室是浙江十大省实验室之一，聚焦能源与碳中和领域培育新质生产力，围绕(wéirào)太阳能转换与催化、零碳(língtàn)能源转化与存储、能源低碳转化与多能互补(hùbǔ)等三大研究(yánjiū)集群开展一系列科研项目，从去年1月组建钙钛矿太阳能电池技术团队。 研究团队(tuánduì)在白马湖实验室工作。受访者 供图 这不是(búshì)他们首次刷新(shuāxīn)世界纪录，去年12月，联合团队研发的小面积单结钙钛矿电池(diànchí)，认证稳态转换效率达26.81%，曾首次刷新世界纪录。 其中，制备高质量钙钛矿薄膜是实现高效电池的关键因素。团队负责人彭军打了个比方，多晶钙钛矿就(jiù)像一堆散乱的石头，电荷在(zài)其中传输，就像人在走路(zǒulù)时遇到障碍，影响电池的光电转换效率。 团队通过创新材料研发和结构设计，开发准单晶钙钛矿成膜和界面钝化等新技术，让这些“石头”有序排列，并减少晶体内部(nèibù)缺陷，让性能更加稳定，使电池的光电(guāngdiàn)转换效率成功(chénggōng)提升0.1%。 这半年来，团队(tuánduì)进一步挖掘技术潜力。 在钙钛矿太阳能电池的研发赛道上，0.1平方厘米和1平方厘米宛如(wǎnrú)两座(liǎngzuò)关键技术(jìshù)高峰，前者是探索材料性能极限的“试金石”；后者是连接实验室和生产线的“桥梁”，其转换效率是衡量技术工业化可行性的核心(héxīn)指标。 一般来说，扩大钙钛矿(gàitàikuàng)电池的(de)面积，就会导致效率大幅下滑。“就像往面包上(shàng)抹酱料，小片方便抹匀，而大片容易边缘淡、中间咸。大面积的钙钛矿电池也一样，材料分布不均，缺陷就会增加。”彭军(péngjūn)打了个比方。 为了找到“精准烹调”的办法，研究人员百般(bǎibān)尝试，开发了数十种原材料，找出最优的钙钛矿(gàitàikuàng)沉积(chénjī)方案(fāngàn)。这样形成的钙钛矿薄膜，更均匀、更稳定，零部件间的接触界面也更“丝滑”，最终实现效率的新突破。 白马湖实验室总部基地效果图。受访者(shòufǎngzhě) 供图 与此同时，把晶硅和钙钛矿(gàitàikuàng)串联起来，形成性能互补，理论极限效率还能更高，可达43%。团队已将(jiāng)相关技术应用于钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的研发，大幅提升叠层电池效率。钙钛矿叠层技术也是目前(mùqián)提升光伏性能最有(zuìyǒu)前景的技术路线之一。 现在，研究成果离产业化更近了(le)，还有很多痛点要解决。 比如，在室外经历寒冬酷暑，电池耐不耐受？面积继续扩大，怎么提升(tíshēng)工艺？从基础研究到中试(zhōngshì)、再到产业落地，“三步跳”并不简单。 要(yào)培育新产业，政策引导、资本赋能和标准制定，缺一(yī)不可。“实验室由浙能集团牵头，联合浙江大学、西湖大学共建，我们有天然的机制优势。”白马湖实验室党委委员孙士(sūnshì)恩说，实验室正在积极筹划孵化子公司，推进钙钛矿太阳能电池中试扩大生产，打通从实验室到(dào)产业化的“最后一公里”，让钙钛矿电池真正走进光伏(guāngfú)电站。 此外(cǐwài)，在《太阳能电池效率表》上，还有隆基绿能、天合光能、仁烁光能、极电光(diànguāng)能等其他中国企业。其中，浙江(zhèjiāng)企业纤纳光电的钙钛矿小组件全面积(miànjī)稳态效率达到23.9%，这是该企业自2017年以来第13次登榜。 纤纳钙钛矿小组件。图源：纤纳光电公众号(hào) 钙钛矿电池是核心发电单元，决定了(le)性能上限。而组件是由多个电池集成并封装的发电模块，属于应用(yìngyòng)形态。当前产业化都处于初期，两者协同推动光伏产业的革新(géxīn)。 此次，纤纳光电应用自主研发的(de)“冻晶”技术结晶工艺，可以在微观层面构建(gòujiàn)出(chū)陡峭的温度梯度，精准(jīngzhǔn)钝化钙钛矿表面的缺陷，同样打通表面缺陷制约效率提升的堵点，为生产平米级的钙钛矿组件提供技术支持。 作为国内首批专注钙钛矿光伏技术和产业化的企业，纤纳光电一路穿越“无人区”，已经拥有(yōngyǒu)超350项完全自主的知识产权专利，从效率、稳定性、量产良率(liánglǜ)三方面，推进平米(píngmǐ)级钙钛矿组件产业化，探索(tànsuǒ)产业路径和发展方向。