首套量产钙钛矿电池核心装备出货,钙钛矿电池与HJT,谁是更具潜力?

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7月10日,根据捷佳伟创官微消息,捷佳伟创所那利用太阳能电池最新前沿技术钙钛矿太阳能电池生产的关键量产设备“立式反应式等离子体镀膜设备”(RPD)已经通过厂内验收,发给客户投入生产。

这台设备是一款面向钙钛矿电池的大面积量产型生产设备,由捷佳伟创聘请的台湾的博士团队在原有日本住友(Sumitomo Heavy Industry, SHI)技术平台上进行授权设计并持续研发、制造出来的,具有多项的自主知识产权,填补了国产设备在这一领域中的空白,这项技术有希望取代硅晶太阳能电池。

钙钛矿是一类陶瓷氧化物,其分子通式为ABO3 ,呈八面体形状,结构特性优异;此类氧化物最早被发现,是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物,因此而得名。钙钛矿晶体的制备工艺简单,光电转换效率高,在光伏、LED等领域应用广泛。

1,钙钛矿电池

当前太阳能电池发展包括三代:

第一代:以单晶硅、多晶硅为代表的硅晶太阳能电池,目前该技术已经发展成熟且应用最为广泛,但存在单晶硅太阳能电池对原料要求过高,以及多晶硅太阳能电池生产工艺过于复杂等问题。

第二代:薄膜太阳能电池,以CdTe、GaAs及CIGS为代表的的太阳能电池成为研究热点,该技术与晶硅电池相比,所需材料较少且容易大面积生产,成本方面优势较明显。

第三代:基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)、钙钛矿太阳能电池(PSCs)和量子点太阳能电池(QDSCs)等。

钙钛矿太阳能电池(PSCs)是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池。PSCs按照结构可分为介孔型和平面型。在介孔结构的钙钛矿电池中,钙钛矿材料作为光敏化剂覆盖在多孔TiO2上,采用正置异质结结构;在平面结构的钙钛矿电池中,钙钛矿既是光吸收层,又是电子和空穴传输层,较介孔型结构不需要多孔金属氧化物股价,从而简化制备工艺。平面型钙钛矿太阳能电池分为正置和倒置。

在全球碳中和背景下能源转型加速,光伏度电成本持续下降,性价比开始凸显。

相比于前几代吸光材料而言,钙钛矿太阳能电池具备效率高、质量轻、成本低的三大优点,这些优点使得钙钛矿太阳能电池的应用领域更加广泛。

在航天领域,飞行器轻量化的重要性不言而喻,如果使用钙钛矿太阳能电池为飞行器提供动能,那么它将凭借自身质量轻的特点,为飞行器轻量化助力;

同时,它的柔性特质还能适应不同的弯曲弧度,能够让电池板与飞行器紧紧贴合。可以说,钙钛矿电池的应用,将会完美实现电池“上天入地、可弯可直”的期待。

太阳能电池正在升级,钙钛矿材料的应用才刚刚开始。或许在不久的未来,新能源取代化石能源并非妄想,未来科技,值得更多期待!

2、HJT电池更容易实现

比起于钙钛矿电池来说,HJI是先阶段更容易实现的新一代电池技术。

HJT电池,也叫HIT电池,俗称异质结电池,都是第三代电池片,全称为晶体硅异质结太阳电池,是一种采用HIT结构的硅太阳能电池,该技术是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜。综合了晶体硅电池与薄膜电池的核心竞争力,能提高光电转换效率,是高转换效率硅基太阳能电池的热门朝向中的一种:100个太阳光,预计能抓取发电预计达28个,一代电池片仅能抓取13个左右。在25年的全生命周期综合发电量较PERC高15%-20%。

HJT电池片,其生产工艺流程能缩减到4道工艺,相比PERC(8道工艺)、TOPCon(9到12道工艺),可以说大大减少工艺投入、维护费用;另外其光致衰减相比另外两种更低,10年衰减率小于3%,25年衰减率仅为8%,也就是同样老化程度下,可用发电能力提高。HJT电池技术大概率成为未来光伏电池片的主流技术。

异质结HIT电池的优点:

应用范围广泛:大量利用在太阳能板、城市公共交通、通讯设备、电力安装工程、国防科技或是在远洋航行、国内航空不同经济领域,HIT电池都具有了不能缺失的重要作用。

效率提升潜力高:HIT电池采用的N型硅片具有较高的少子寿命,非晶硅钝化处理的对应结构同样也可以取得较低的表面复合型速率,以至于硅异质结太阳能电池的开路电压远高于传统式单晶硅太阳能电池,其效率潜力比当前利用P型硅片的PERC电池大至更是高达2%。

成本费用低、生产工艺简单不复杂:HIT电池融合了薄膜太阳能电池超低温的生产制造优点,规避了传统式的高温工艺。HIT工艺流程相比简单化,所有生产工艺流程只需四个部分就可以实现。

高稳定性,高效率:HIT电池的光照稳定性好,异质结中的非晶硅薄膜并没有发现Staebler-Wronski(光疲劳)效应,也就代表着电池转换效率不会因光照而出现衰退的迹象。

正反两面电池:HIT电池是非常好的正反两面电池,正面和背面基本上无色调差距,且双面率(指电池背面效率与正面效率之比)可达到90%以上,极高可以达到98%,背面发电的核心竞争力明显。

目前是光伏电池从P型向N型切换的关键阶段,N型技术路线又细分为HJT、TOPCon等;需要指出的是,当前光伏电池主要基于晶硅材料,而钙钛矿电池并不依附于晶硅材料,并且成本低、理论转换效率高,钙钛矿电池尚未完全成熟,但已被业内视为未来可选路线之一。

晶硅电池的光电转换效率理论上限在30%左右,要突破该制约,钙钛矿电池成为重要的探索方向,也因此吸引了包括腾讯、宁德、碧桂园、长城等跨行业巨头纷纷入局。

钙钛矿电池的优势主要包括高光吸收系数、超长载流子扩散长度、低激子结合能、高缺陷容忍度、带隙可调、制备工艺多样等;面临的挑战主要包括稳定性下降以及可能带来环境问题等,因此,其产业化之路机遇与挑战并存。

来源:爱哭的小跳蛙,武汉中科先进院,远瞻智库,证券时报e公司

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