【盘点】2017年钙钛矿太阳能电池十大研究进展

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时间：2018-01-23 09:50:49

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【盘点】2017年钙钛矿太阳能电池十大研究进展随着能源、环境问题日渐突出，太阳能发电作为新能源产业的中坚力量获得了大量的关注。其中，太阳能电池的发展对于整个光伏行业来说至关重要。目

随着能源、环境问题日渐突出，太阳能发电作为新能源产业的中坚力量获得了大量的关注。其中，太阳能电池的发展对于整个光伏行业来说至关重要。目前晶硅太阳电池技术成熟，是市场上的主流，但是存在成本过高、效率面临瓶颈等问题；而薄膜太阳电池整体效率并不理想，难以实现大规模量产。在此情况下，研发原料资源丰富、无毒且环境友好、基于薄膜技术且有高转化效率的新型太阳能电池成了当务之急。

其中新型钙钛矿太阳能电池是近几年来的研究热点，钙钛矿太阳能电池由敏化太阳能电池改进发展而来，具备更加清洁、便于应用、制造成本低和效率高等显著优点。尽管钙钛矿太阳能电池的研究如火如荼，但面临的问题也值得重视。首先这种新型太阳能电池在组装过程中存在稳定性问题，包括材料的稳定性以及高效电池器件的稳定性都存在很大的问题；其次，有机－无机杂化钙钛矿材料中含有重金属铅，铅是剧毒性物质，对环境污染严重；最后，钙钛矿层的形貌和结晶程度对钙钛矿电池性能起决定性作用，而影响这些材料性质的因素很多，需要更多的研究和探索。

【盘点】2017年钙钛矿太阳能电池十大研究进展

钙钛矿电池结构（图）

目前，钙钛矿太阳能电池离商业化大规模发展仍然存在不小的距离，而全球的科研团队正日以继日的推动钙钛矿太阳能电池的发展，让我们一起来看看，在过去的一年，钙钛矿太阳能电池都取得了哪些研究进展。

1、韩国科学家提高钙钛矿太阳能电池转化效率达到22.1%

钙钛矿太阳能电池的吸光材料通常采用铅或镍的卤化物，这类吸光材料光电性能优良、制造成本较低，是近年来的研究热点。

【盘点】2017年钙钛矿太阳能电池十大研究进展

通过改进钙钛矿太阳能电池金属卤化物吸光材料的制造方法，韩国科学家将钙钛矿太阳能电池的能量转化效率提升到22.1%，此前钙钛矿太阳能电池转化效率的最高纪录是20.1%。

铅或镍的卤化物晶体结构中的微小缺陷会妨碍光能转化为电能，是限制钙钛矿太阳能电池转化效率的关键因素。据了解，新方法由该机构与韩国化学技术研究所、汉阳大学共同研发，关键在于减少吸光材料的结构缺陷。具体是在作为原料的有机阳离子溶液中额外添加了碘离子，制造出了晶体结构缺陷较少的吸光材料。

实验表明，用这种低成本方法制造金属卤化物吸光层，可使小型钙钛矿太阳能电池的转化效率提高两个百分点，相关成果已获得美国国家可再生能源实验室认可，论文发表在美国《科学》杂志上。

2、杭州纤纳光电钙钛矿薄膜大面积组件效率三破世界纪录

在短短一年时间三次打破世界纪录，而且效率的提升相对于太阳能电池这个行业来说都属于“大跃进”。15.2%、16.0%、17.4%，这三个数字诉说着杭州纤纳光电在2017年的荣耀。

【盘点】2017年钙钛矿太阳能电池十大研究进展

据了解，早在2016年，纤纳光电团队就解决了钙钛矿光伏组件大面积生产均一性的问题，从而将钙钛矿光伏组件效率的世界纪录从从12.1%提高到了15.2%，在进一步优化生产工艺之后，该效率提高到了16.0%，在几个月之后，这一效率又被刷新为17.4%，这样的组件效率值已经与市面上常见的多晶硅组件效率不分上下。

目前主要的高效率单体钙钛矿太阳能电池的制备方法都只适用于实验室的小面积测试，少数大面积钙钛矿太阳能电池组件的认证效率都不超过12.1%，大面积的组件无法复制大学实验室里小型电池的转化效率，是目前钙钛矿电池难以商业化发展的主要制约因素之一。杭州纤纳光电制备出的大面积钙钛矿薄膜光伏组件效率突破到17.4%，为后续实现钙钛矿电池产业化应用奠定了基础。

3、日本提高钙钛矿太阳能电池转换率

据日本媒体报道，针对新一代太阳能电池“钙钛矿太阳电池”材料，东京大学先端科学技术研究中心的科研人员，通过添加地球上较多存在的钾元素，实现了结晶构造的稳定性，在不使用铷等稀有金属的前提下，实现了20.5%的高转换效率。

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