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18.1% 效率!科学家开发出世界上最高效的量子点太阳能电池,为商业化迈出重要一步【附太阳能电池技术赛道观察图谱】

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 趋势速递 • 2024-01-31 19:00:16 来源:前瞻网 E6888G1
100大行业全景图谱

瞻观前沿

量子点是一种半导体纳米晶体,其典型尺寸为几纳米到几十纳米,能够根据其粒径控制光电特性。特别是PQD(有机阳离子的钙钛矿量子点),由于其出色的光电特性而引起了研究人员的极大关注。

最近,一项关于量子点太阳能电池的研究取得了重大突破,这标志着下一代太阳能电池商业化迈出了重要一步。

由韩国科学技术研究院(UNIST)能源与化学工程学院的Sung-Yeon Jang教授领导的一个研究小组推出了一种新型配体交换技术,用于合成基于有机阳离子的钙钛矿量子点(PQD)。这种创新方法确保了PQD的卓越稳定性,同时抑制了太阳能电池光敏层的内部缺陷。

研究小组的成果由Javid Aqoma Khoiruddin博士和Sang-Hak Lee共同撰写,并已在线发表在《自然能源》杂志上。Sung-Yeon Jang教授表示:“我们开发的技术在QD太阳能电池中实现了令人印象深刻的18.1%效率。”

在这项研究中,研究团队采用了基于烷基碘化铵的配体交换策略,有效地用配体替代了具有优异太阳能利用率的有机PQD。这一突破使得能够为太阳能电池创建具有高替代效率和受控缺陷的光敏量子点层。

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(图片来源:摄图网)

技术价值观察

我国光伏行业于2005年左右受欧洲市场需求拉动起步,十几年来实现了从无到有、从有到强的跨越式大发展,建立了完整的市场环境和配套环境,已经成为我国为数不多、可以同步参与国际竞争并达到国际领先水平的战略性新兴产业,也成为我国产业经济发展的一张崭新名片和推动我国能源变革的重要引擎。太阳能电池属于光伏产业整体的一环,太阳能电池制造行业下游产业主要光伏发电市场,上游则主要是原材料行业。

量子点作为太阳能电池的实际应用需要一种通过配体交换来减少量子点之间距离的技术。配体交换是一种将大分子(例如配体受体)结合到量子点表面的过程。有机PQD面临着显着的挑战,包括替代过程中晶体和表面的缺陷。因此,无机PQD的效率有限,最高可达16%,主要用作太阳能电池材料。

科学家研发出的量子点太阳能电池处于太阳能电池产业链上游环节。

图表2:太阳能电池产业产业链

宏观市场观察

需求推动行业产量不断创新高

从我国太阳能电池生产数量来看,我国太阳能电池产量从2015年以来受需求端快速增长的推动下,不断增长,保持较高的行业增速,2020年受疫情影响,行业产量增速也仅是较2019年小幅下降,2021年1-11月,我国太阳能电池产量已达到21113.5万千瓦,已超过2020年全年的数据。

图表4:2014-2021年中国太阳能电池产量(单位:万千瓦)

中国太阳能电池行业竞争梯队

我国是太阳能电池产销大国,目前,中国太阳能发电这一领域在全球占有很大的优势,中国作为全球最大的太阳能发电产业链集群、最大产品出口国,拥有丰富的应用市场、良好的投资环境以及最多的发明和应用专利。我国的太阳能电池产业,具有从上游高纯度晶硅的生产,到中游高效的太阳能电池生产,再到下游太阳能光伏电站的建设与运用的完整产业链体系,且拥有自主生产建设的知识产权专利。目前我国太阳电池行业竞争格局根据企业经营范围可以分为光伏一体化组件生产企业和专业电池生产厂商,两种类型企业均具有代表企业。

图表1:中国太阳能电池行业竞争格局

国内企业包揽全球太阳能电池片出货量Top5

根据PV InfoLink调研成果,2020全年电池片出货排名出炉,其中,通威股份、爱旭股份、润阳新能源、潞安太阳能和中宇光伏夺得电池片出货全球前五名。这份榜单,相比于2020年半年榜单,并没有变化。相比于去年榜单,通威、爱旭龙头地位继续稳固,润阳、中宇依然处于前五之列但位置交替,展宇光伏则退出榜单,潞安太阳能强势上位。

图表4:2020年全球太阳能电池片出货量TOP5

中国太阳能电池技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示,目前太阳能电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华东和粤港澳大湾区,尤其是江苏省成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于太阳能电池研发,成为潜在的太阳能电池技术发展中心。根据热力图的分布华东地区有极大的可能性成为太阳能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 扬州市 高邮市、广东省深圳市福田区等地的相关企业,以及这些地方对太阳能电池产业发展的投资环境和潜力市场。

中国太阳能电池技术赛道热力图

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