我國企業(yè)和高校創(chuàng)新團隊提出太陽能電池材料鈣鈦礦的涂層革新技術(shù)，實現(xiàn)了平米級鈣鈦礦組件的穩(wěn)定批量生產(chǎn)，推動鈣鈦礦技術(shù)實現(xiàn)了從實驗室到規(guī)模化應(yīng)用的跨越。22日，該項研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。

圖為創(chuàng)新團隊成員在實驗室中。（陳麗萍 攝）

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，主要通過鈣鈦礦溶液成膜和結(jié)晶來制備，此前的常見工藝難以精準控制結(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算的支持下，創(chuàng)新團隊提出三維層流風(fēng)場技術(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)場技術(shù)就像在涂了鈣鈦礦溶液的玻璃基板上放置一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜的‘抽油煙機’。通過巧妙結(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，通過計算流體力學(xué)仿真優(yōu)化，三維層流風(fēng)場技術(shù)實現(xiàn)了對鈣鈦礦薄膜厚度的精準控制，使0.79平方米面積上的鈣鈦礦薄膜厚度波動小于3微米。

據(jù)介紹，與傳統(tǒng)工藝相比，三維層流風(fēng)場技術(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)戶外實證推算，應(yīng)用新技術(shù)的鈣鈦礦組件10年衰減率不超過10%，達到光伏組件使用壽命的要求。

這是位于浙江麗水的農(nóng)光互補鈣鈦礦光伏電站。（陳麗萍 攝）

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

美國加州大學(xué)洛杉磯分校材料科學(xué)與工程系主任、歐洲科學(xué)院院士楊陽表示，該項新技術(shù)兼顧了效率、穩(wěn)定性與生產(chǎn)良率和可擴展性，表明鈣鈦礦太陽能電池技術(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、車載能源等場景。