钙钛矿太阳能电池前景

1. 钙钛矿太阳能电池前景

钙钛矿太阳能电池前景很不错
太阳能电池将阳光转换为电能，长期以来一直是全球可再生能源愿景的一部分。虽然单个电池非常小，但当升级到模块时，它们可以用来为电池和电灯充电。
如果并排放置，总有一天，它们可以成为建筑物的主要能源.但是目前市场上的太阳能电池使用的是硅，与传统的电源相比，硅的制造成本很高。
这就是另一种相对较新的材料进入金属卤化物钙钛矿的地方。当嵌套在太阳能电池的中心时，这种晶体结构也能将光转换成电能，但成本要比硅低得多。
此外，钙钛矿基太阳能电池可以使用硬质和更薄的基板制作，因此，除了成本更低之外，它们还可以更轻、更灵活。但是，为了具有现实世界的潜力，这些原型需要在尺寸、效率和寿命上得到提高。
现在，在一项新的研究中，发表在纳米能由冲绳科技研究生院的齐亚彬教授领导的能源材料和表面科学部门的研究人员已经证明，以不同的方式创造钙钛矿所需的原料之一可能是这些细胞成功的关键。

2. 钙钛矿类太阳能电池的应用前景如何？

钙钛矿材料在太阳能电池领域前景广阔，行业即将进入快速发展期。
钙钛矿材料，是一种晶体结构材料，结构式为ABX3，A是有机阳离子，B是金属阳离子，X是阴离子。
钙钛矿材料晶体结构独特，具有优异的吸光性、电磁性、电催化性、氧化还原性等特性，其系列产品中既有导体、半导体，也有绝缘体，是一种新型功能材料，下游可应用范围极为广泛。其中，半导体钙钛矿材料可应用于太阳能电池制造领域。

钙钛矿太阳电池结构

晶体结构
钙钛矿晶体为ABX3 结构，一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中，B离子位于立方晶胞的中心，被6个X离子包围成配位立方八面体，配位数为6；A离子位于立方晶胞的角顶，被12个X离子包围成配位八面体，配位数为12，如图 所示，其中，A离子和X离子半径相近，共同构成立方密堆积。
钙钛矿太阳电池中，A离子通常指的是有机阳离子，最常用的为CH3NH3+
(RA = 0.18 nm)，其他诸如NH2CH=NH2+(RA = 0.23 nm)，
CH3CH2NH3+(RA = 0.19-0.22 nm) 也有一定的应用。B离子指的是金属阳离子，主要有Pb2+(RB = 0.119 nm)和Sn2+(RB = 0.110 nm)。X离子为卤族阴离子, 即 I− (RX = 0.220 nm)、Cl−(RX = 0.181 nm)和Br−(RX = 0.196 nm)。

3. 钙钛矿太阳能电池上市公司

钙钛矿太阳能电池上市公司有京山轻机、杭锅股份、万润股份、拓日新能、金信诺、隆基股份所属公司。1.杭锅股份（002534）：全资子公司浙江国新拟增资众能光电，增资后浙江国新预计持有众能光电10%股权。标的公司主要从事薄膜光电器件（钙钛矿/OPV）和相关装备的研发和生产。从近三年净利润来看，近三年净利润均值为3.75亿元，过去三年净利润最低为2018年的2.441亿元，最高为2020年的5.155亿元。2.万润股份（002643）：从近三年净利润来看，近三年净利润均值为4.85亿元，过去三年净利润最低为2018年的4.445亿元，最高为2019年的5.067亿元。3.京山轻机（000821）：在钙钛矿电池方面，公司在透明电极层及电子传输层量产设备上已具有成熟的供货能力，HJT钙钛矿叠层电池设备在开发阶段。　从近三年净利润来看，近三年净利润均值为-1.04亿元，过去三年净利润最低为2019年的-5.175亿元，最高为2018年的1.439亿元。4.拓日新能（002218）：钙钛矿技术的研发涉及组份选择与配比、设备及工艺制备、材料封装、场景应用、外部电路设计等多个方面，目前项目进展顺利且仍在持续进行钙钛矿技术的深入研发，并将研发成果进行量产化。从近三年净利润来看，近三年净利润均值为1.11亿元，过去三年净利润最低为2019年的7794万元，最高为2020年的1.657亿元。5.金信诺（300252）：拥有钙钛矿型太阳能电池及其制备方法等部分相关合作专利。从近三年净利润来看，近三年净利润均值为4566.67万元，过去三年净利润最低为2020年的-6597万元，最高为2018年的1.316亿元。6.隆基股份（601012）：公司在钙钛矿电池等多方面的电池路线拥有技术储备。从近三年净利润来看，近三年净利润均值为54.63亿元，过去三年净利润最低为2018年的25.58亿元，最高为2020年的85.52亿元。

4. 钙钛矿太阳能电池技术中国已走在世界前列了吗？

9月30日消息，2017年诺贝尔化学奖大热技术—钙钛矿太阳能电池，武汉理工大学程一兵团队已取得实质性突破，与理想的大规模应用越来越近。


程一兵今天上午在他的实验室接受科技日报记者独家采访时说：该团队开发的5cm x 5cm 塑料基板柔性钙钛矿太阳能电池组件，8月8日通过国家光伏质量监督检验中心第三方认证，获得了组件转换效率11.4%的结果，远超日本东芝公司于今年9月25日宣布的5cm x 5cm柔性钙钛矿太阳能电池组件10.5%的转换效率世界纪录。10cm x 10cm 玻璃基板钙钛矿太阳能电池组件制备技术也获得重大突破，在国家光伏质量监督检验中心验证的组件效率为13.98%，居国际同类产品第三方论证效率首位。




图为：5cm x 5cm塑料基板的柔性电池
钙钛矿太阳能电池是《科学》杂志评选的2013 年度国际上十大科技突破之一，是一种有望进一步降低光伏发电价格的新型光伏体系。武汉理工大学程一兵团队多年来致力于该光伏产品组件的生产技术开发工作。
前不久，科睿唯安发布了2017年的各奖项“引文桂冠奖”。自2002年以来，45位获得“引文桂冠奖”的科学家荣膺诺贝尔奖，因此该奖被认为是“诺奖风向标”。
今年，科睿唯安化学领域获得“引文桂冠奖”的有三项。其中第三项授予日本的宫坂力（Tsutomu Miyasaka）、韩国的朴南圭（Nam-Gyu Park）以及英国的亨利·J·斯内斯（Henry J.Snaith），他们因为发现并应用钙钛矿材料实现有效能量转换而获奖。
北京时间10月4日2017年诺贝尔化学奖就将揭晓，程一兵在获知“钙钛矿太阳能电池技术”成为2017年诺贝尔化学奖“热门”之后，非常兴奋。程一兵团队在上述两项钙钛矿光伏组件的制备技术上的突破，预示着我国科研人员在钙钛矿光伏组件的制备技术上走在了世界的前列。
不管是否获奖，实质上确实有着先进的技术，那比获奖差不到哪里。

5. 钙钛矿型太阳能电池是怎么回事呢？

钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，即是将染料敏化太阳能电池中的染料作了相应的替换。在这种钙钛矿结构（，图1）中，A一般为甲胺基，和也有报道；B多为金属Pb原子，金属Sn也有少量报道；X为Cl、Br、I等卤素单原子或混合原子。目前在高效钙钛矿型太阳能电池中，最常见的钙钛矿材料是碘化铅甲胺（），它的带隙约为1.5 eV。钙钛矿太阳能电池的结构如图示，钙钛矿太阳能电池由上到下分别为玻璃、FTO、电子传输层（ETM）、钙钛矿光敏层、空穴传输层（HTM）和金属电极。其中，电子传输层一般为致密的纳米颗粒，以阻止钙钛矿层的载流子与FTO中的载流子复合。通过调控的形貌、元素掺杂或使用其它的n型半导体材料如ZnO等手段来改善该层的导电能力，以提高电池的性能。目前报道的最高效率（~19.3%）的电池使用的即是钇掺杂的。钙钛矿光敏层，多数情况下就是一层有机金属卤化物半导体薄膜。也有人使用的是有机金属卤化物填充的介孔结构（、和骨架），或者两者都存在，但没有证据表明这种结构有助于电池性能的提高。空穴传输层，在染料敏化太阳能电池中，该层多为液态电解质。由于在液态电解质中不稳定，使得电池稳定性差，这也是早期的钙钛矿电池的主要问题。后来，Grätzel 等采用了如spiro-OMeTAD, PEDOT:PSS等固态空穴传输材料，电池效率得到了极大提高，并具有良好的稳定性。特别地，钙钛矿还可以同时作为吸光和电子传输材料或者同时作为吸光和空穴传输材料。这样，就可以制造不含HTM或ETM的钙钛矿太阳能电池。

6. 钙钛矿太阳能电池的介绍

钙钛矿太阳能电池，科学家们在最新研究中发现，一种钙钛矿结构的有机太阳能电池的转化效率或可高达50%，为目前市场上太阳能电池转化效率的2倍，能大幅降低太阳能电池的使用成本。相关研究发表在最新一期的《自然》杂志上。

7. 钙钛矿太阳能电池寿命延至30年

钙钛矿太阳能电池(PSC)是一种太阳能电池，它包括具有钙钛矿结构的化合物，最常用的是有机-无机混合的铅或锡卤化物材料，作为陷光活性层。
钙钛矿材料，如甲基铵卤化铅和全无机卤化铯，生产成本低廉，易于制造。
使用这些材料的设备的太阳能电池效率从3。2009年为5%。2020年8%到25%。5%，在单结架构中，在硅基串联电池中达到29。1%，超过了单结硅太阳能电池所达到的电池效率。因此，钙钛矿太阳能电池是目前发展最快的太阳能技术。
钙钛矿太阳能电池具有实现更高效率和极低生产成本的潜力，并已成为商业吸引力。

8. 零基础如何着手研究钙钛矿太阳能电池？

武汉理工大学获悉，程一兵专家团队在两项钙钛矿太阳能电池组件制备技术方面取得突破，达到国际上同类产品的最高光电转换效率。武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室彭勇教授介绍说，程一兵团队研制开发的5cmx5cm塑料基板柔性钙钛矿太阳能电池组件，8月8日在国家光伏质量监督检验中心通过第三方权威机构认证，获得组件光电转换效率11.4%的结果，超过日本东芝公司于9月25日宣布的5cmx5cm柔性钙钛矿太阳能电池组件10.5%的光电转换效率。程一兵团队在10cmx10cm玻璃基板钙钛矿太阳能电池组件制备技术也取得突破，经国家光伏质量监督检验中心验证，其相关组件光电转换效率为13.98%，在国际上经过验证的同类产品中位居效率首位。钙钛矿太阳能电池是《科学》杂志评选的2013年度十大科技突破之一，是一种有望进一步降低光伏发电价格的新型光伏体系。钙钛矿太阳能电池组件的研制成功是钙钛矿太阳能电池的市场化应用前提条件之一。