运行寿命超过4万小时！我国科学家新方法制备出大面积长效稳定钙钛矿电池刷新世界纪录【附钙钛矿电池技术赛道观察图谱】

　　在清洁能源领域，太阳能作为一种几乎没有穷尽且环保的能源形式，一直备受全球科研界的关注与探索。近日，中国科学院院士、南京航空航天大学教授郭万林教授领衔的研究团队，在钙钛矿太阳能电池领域取得了重大突破，他们采用了一种创新的基于气相的钙钛矿处理方法，成功制备出了光电转化效率超过18%、面积超过200平方厘米的钙钛矿太阳能电池，刷新世界纪录。该研究成果的详细数据与理论分析，已被国际顶级学术期刊《科学》收录并发表。

　　传统上，钙钛矿太阳能电池多采用液相法制备，但这种方法在制备大面积电池器件时往往面临均匀性难以控制的挑战，限制了其光电转化效率和稳定能力的逐步提升。郭万林教授团队的创新之处，在于他们突破了该技术瓶颈，开发出了全新的气相处理技术。该技术不仅解决了大面积钙钛矿薄膜的均匀性问题，还明显提升了电池的光电转化效率和长时间运行的稳定性。实验结果为，该电池的光电转化效率高达18%以上，远超同种类型的产品的中等水准，同时其持续运行寿命超过4万小时，相当于在户外环境下可稳定运行超过25年，这对于推动钙钛矿太阳能电池的商业化进程具有里程碑式的意义。

　　随着全球对可再次生产的能源需求的日渐增长，钙钛矿太阳能电池以其高效率、低成本和环保等优势，正逐步展现出巨大的市场潜力和应用前景。郭万林表示，该研究为制备满足商业化要求的太阳能模组和器件打下了基础，加快了钙钛矿太阳能电池从基础研究到商业化应用的进程。

　　钙钛矿电池产业链上游包括TCO玻璃、靶材、POE胶膜、丁基胶等辅材以及镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等设备，其中以镀膜设备(PVD、RPD)、涂布机、激光设备为核心;中游为钙钛矿电池及组件制造;下游为钙钛矿电池应用，包括BIPV(光伏建筑一体化)、车载光伏、室内光伏等。

　　中国科学院院士、南京航空航天大学教授郭万林团队制备出光电转化效率超过18%、超过200平方厘米的钙钛矿太阳能电池，该技术处于钙钛矿电池产业链中游环节。

　　随着光伏产业的加快速度进行发展，太阳能电池生产的基本工艺技术不断更新换代，国家发布多项政策支持钙钛矿电池这一新型高效太阳能电池技术的研发，并推动产业化落地。

　　2016年和2017年，国务院先后发布《“十三五”国家科学技术创新规划》和《“十三五”国家战略性新兴起的产业发展规划》，提出“加强钙钛矿等新型高效低成本太阳能电池技术研发”以及“重点发展钙钛矿电子材料”。2021年12月，国家能源局、科学技术部联合发布《“十四五”能源领域科技创新规划》，强调开展高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术示范试验。2022年8月发布的《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》则提出推动钙钛矿、叠层电池组件技术产业化，进一步推进钙钛矿电池产业化进程。2023年9月，国家能源局发布《关于组织开展可再生能源发展试点示范的通知》，新型高效光伏电池技术示范方面，主要支持钙钛矿及叠层太阳能电池等新型、先进、高效光伏电池技术应用，以规模化促进前沿技术和装备进入应用市场。

　　钙钛矿层的制备是生产过程中的核心环节，其成膜质量直接决定了电池的转换效率，目前主要制备方法包括溶液涂布法(湿法)、真空蒸镀法(干法)、气相辅助溶液法(干湿法结合)。其中，溶液涂布法又分为刮刀涂布法、狭缝涂布法、丝网印刷法、喷涂法、喷墨打印法和软膜覆盖法。

　　钙钛矿薄膜的结晶性良好有助于降低其缺陷态密度、减少载流子的复合。大面积钙钛矿的主要难点就是如何在溶液中形成大量的结晶，以提升镀膜的均匀性。狭缝涂布法可以通过控制系统参数设定进行精确设计、可兼容卷对卷生产，是实现钙钛矿电池产业化的重要方法。

　　根据NERL公布的最新数据，截至2023年11月，钙钛矿单结电池最高实验室转换效率达26.1%，钙钛矿/晶硅叠层电池最高实验室转换效率更是高达33.9%，由隆基绿能的研发团队创造。整体来看，钙钛矿/钙钛矿、钙钛矿/晶硅、钙钛矿/薄膜等叠层电池为当前研发的热点之一，构建叠层电池能大幅提升光电转换效率。

　　根据前瞻产业热力图显示，目前钙钛矿电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华东地区，尤其是扬州市成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于钙钛矿电池研发，成为潜在的钙钛矿电池技术发展中心。根据热力图的分布华东地区有极大的可能性成为钙钛矿电池技术的先导区域。重点关注江苏省扬州市高邮市、江苏省常州市天宁区、江苏省常州市钟楼区等地的相关企业，以及这些地方对钙钛矿电池产业高质量发展的投资环境和潜力市场。

　　更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国钙钛矿电池（PSCs）产业高质量发展前景预测与投资战略规划分析报告》

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