新突破！中国科学院团队破解钙钛矿电池寿命基因难题【附太阳能电池行业现状分析】

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近日，据中国科学院合肥物质科学研究院官方消息，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所、中国科学院光伏与节能材料重点实验室潘旭研究员和田兴友研究员团队与韩国成均馆大学 Nam-Gyu Park 教授、华北电力大学戴松元教授合作，成功在反式钙钛矿太阳电池研究方面取得新突破。

研究团队首次发现钙钛矿阳离子面外分布不均匀是影响电池性能的主要原因，并通过设计1-(苯磺酰基)吡咯(PSP)作为添加剂均匀化钙钛矿薄膜相分布，获得了26.1%的光电转换效率(PCE)。相关成果于11月2日加速在线发表(AAP)在《自然》(nature)杂志上。

钙钛矿电池具有高效能、低成本、环保等优势，被认为是下一代太阳能电池的重要候选。目前，钙钛矿电池已经在移动设备、光伏发电和电动汽车等领域得到广泛应用。随着技术的不断进步和成本的降低，钙钛矿电池的市场份额有望继续扩大。然而，钙钛矿电池在稳定性和长期耐久性方面还存在一定挑战，需要进一步研究和改进。

—— 太阳能电池定义及分类

太阳能电池是一种利用光电效益、光化学效应将光能转化为电能的装置，能够通过吸收太阳光直接进行发电的光电半导体薄片。太阳能电池只要被满足一定照度条件的光照到，瞬间就可输出电压及在有回路的情况下产生电流。太阳能电池又被称为“太阳能芯片”或“光电池”，在物理学上称为太阳能光伏(Photovoltaic，缩写为PV)，简称光伏。

在国名经济行业分类(GB/T 4754-2017)中，太阳能电池制造被分在C382大类中，C3825小类的光伏设备及元器件制造之中，指太阳能组件(太阳能电池)、控制设备及其他太阳能设备和元器件制造;不包括太阳能用蓄电池制造。

根据半导体材料的不同，太阳能电池可被分为晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池，以及第三代太阳能电池。目前，晶硅电池是太阳能电池的主流，是最早开始研究、最先进入应用的第一代太阳能电池技术，以材料的形态不同，可分为单晶硅电池和多晶硅电池。薄膜太阳能电池目前还处于萌芽阶段，具有可挠性可以制作成非平面构造，因此其应用范围十分广泛，可与建筑物结合使用。第三代太阳能电池使用“太阳能炼硅+跟踪+聚光+高效聚光硅电池”技术发电，可以将光伏发电量增加30%-40%，将使多晶硅的用量减少30%-40%。

——中国太阳能电池片产量快速提高

2011年以来，我国太阳能电池片产量规模稳步提升。据中国光伏协会统计数据显示，2021年中国电池片产量为198GW，较2020年的135GW增长46.9%。2022年上半年，国内电池片产量约135.5GW，同比增长46.6%。

——中国太阳能电池片产量占全球比重逼近九成

2015-2021年，中国太阳能电池片产量占全球的比重逐年上涨。2015年中国太阳能电池片产量占据了全球的66.62%，2021年已经提高至88.43%，产量规模在全球属于独一档的领先地位。

——钙钛矿电池可实现高转换效率

钙钛矿电池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第三代太阳能电池，钙钛矿材料的吸光能力强于晶硅材料，因此钙钛矿电池能够实现高转换效率。除了拥有高转换效率，钙钛矿电池还具备价格低、投资小、制备简单等优势。

银河证券认为，钙钛矿的最大优点在于效率潜力大，仅用10年，实验室效率就提升了10个百分点达到25.8%，而晶硅电池用了近30年;单结钙钛矿电池理论效率33%亦大于晶硅电池极限。此外，还具备材料成本低、材料可设计性极强、应用场景更广、碳足迹更低等优点。产业化的最大瓶颈是大面积制备和稳定性，预计将在今年逐渐得到解决。

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