穩定“氣場”打通鈣鈦礦太陽能電池量產之路

由 科技導報 發佈於 科技

'25-07-04

來源:科技導報第11期科技新聞-前沿動態(綜合Science、新華網、中國複合材料學會官網)
穩定“氣場”打通鈣鈦礦太陽能電池量產之路

鈣鈦礦太陽能電池被譽爲第三代光伏技術,具有柔性、質輕等特性,即便在陰天也可保持較穩定的光電轉換效率。然而,其規模化製造仍面臨挑戰。杭州纖納光電科技股份有限公司(簡稱“纖納光電”)聯合高校,提出太陽能電池材料鈣鈦礦的塗層革新技術,實現了平米級鈣鈦礦組件的穩定批量生產,推動鈣鈦礦技術實現了從實驗室到規模化應用的跨越。2025年5月22日,相關研究成果發表於Science

論文作者姚冀衆(右)、顏步一(左)在實驗室手持鈣鈦礦組件(圖片來源:纖納光電)

鈣鈦礦電池規模化生產的難題之一,是缺乏穩定的流場。鈣鈦礦吸光層作爲電池的核心部位,主要通過其前驅體溶液成膜和結晶來製備。傳統真空閃蒸工藝氣流不穩、容易在基板上殘留溶劑,導致晶體構型差、組件暗斑明顯。團隊自主研發了三維層流風場技術(LAD),在0.79m2的基板上實現穩定層流(氣體流速波動小於5%)。論文第一作者、纖納光電聯合創始人顏步一介紹,LAD就像在塗了鈣鈦礦溶液的玻璃基板上放置一個結構複雜的“抽油煙機”。通過巧妙結合旋塗工藝、真空閃蒸工藝,使氣流平穩、均勻、定向地掠過玻璃基板。

穩定的氣流,不僅優化了結晶取向,更通過將溶劑揮發時間由0.3s延長至2.8s,抑制了鈣鈦礦晶粒的無序生長,從而保證了大面積鈣鈦礦組件的良品率。實驗室測試結果顯示,LAD工藝的溶劑殘留量僅爲傳統工藝的1/10,暗斑密度較真空閃蒸工藝降低82%,紫外老化1000h後仍保留初始效率的98.2%,而對照組僅爲70.7%。在浙江桐鄉的示範產線中,搭載LAD技術的鈣鈦礦組件展現出工業級穩定性:14527塊量產組件的平均功率111.4W(效率14.1%),量產良率突破98.5%。戶外實證數據表明,0.5MWp鈣鈦礦電站的年發電量較同規模晶硅電站高29%,服役壽命預期超過25年。

這場由LAD引發的光伏革命,正悄然改寫全球能源格局。

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