未来用电不花钱?我国突破太阳能发电技术,德日眼红美国破防

2025-03-17 15:24  头条

近日一则新闻不仅冲上热搜,更是让不少国人振奋不已,那就是中国突破钙钛矿光伏"短命"魔咒,万亿产业格局正加速重构。

提到钙钛矿太阳能电池,大家能想到的肯定是外界给它的称号,即下一代光伏技术的"希望之星"。

它呢,也有着接近于晶硅电池极限的实验效率,仅晶硅电池三分之一的潜在成本以及轻量化、可柔化的特点。

但现阶段的它也有着"致命"的缺陷,那就是稳定性不足,难以长期使用,无法支撑起产业化的进程。

那么,我国究竟是怎么突破钙钛矿光伏"短命"魔咒的?突破后的它以及该行业又有哪些新特点?

钙钛矿效率与"寿命"的生死博弈

众所周知,太阳能电池按照材料有以下几种,而它们每一种都有各自的特点和应用场景。

就比如:硅基太阳能电池还分为单晶硅(电站)、多晶硅(民用)、非晶硅(小型设备);化合物半导体太阳能电池 还分为碲化镉(CdTe)薄膜电池等。

此外,还包括钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、染料敏化太阳能电池等。

钙钛矿太阳能电池组件是一种"颠覆式"的光伏技术,那它具体颠覆在哪呢?

首先是它有着26%的实验室效率,仅这一点就接近晶硅电池的极限了;其次是1元/瓦的潜在成本,这一点仅仅是晶硅电池的三分之一。

还有生产耗能是晶硅电池的四分之一,能量回收是晶硅电池的五分之一。此外,它还有可柔性化、轻量化的特点备受瞩目。

然而,这么多年来,这种电池还有种"致命"的特点,那就是在阳光下使用不了太久,就会衰老,导致使用的寿命远远达不到实际的应用要求,以至于长期阻碍该领域的产业化进程。

正是基于这些个难题的困扰,3月7日,华东理工大学的一项研究成功破解了这一问题,相关成果也已经发布到了国际期刊《科学》上。

那么,他们到底是怎么突破这个困扰已久难题的呢?首先是他们找到了钙钛矿太阳能电池"短命"的原因。

因为,一般来说,钙钛矿材料在太阳光的照射下会膨胀1%,在时间的作用下,内部晶体会相互挤压,从而产生强大的破坏力,最终会形成"内伤"式的破裂。

基于这种逻辑和原理,华东理工大学的科研人员们想出了给钙钛矿材料穿"防弹衣"的妙招。

即用全世界非常坚硬的材料石墨烯,结合特殊的透明塑料,做成只有头发丝万分之一的保护薄膜。经过实验证明,这种保护薄膜能让钙钛矿材料的抗压能力直接翻倍,把膨胀幅度从0.31%直接降低到0.08%,如此大的幅度,就像是给易碎产品装上了防震包装。

从相关报道获悉,华东理工大学改良过的钙钛矿太阳能电池可以持续工作3670小时,即使经历过了大约153天的时间,它依旧能够保持97%的发电效率。

可以说,这已经是同类型太阳能电池中稳定性最高的一款了,也就是说经过改良后的它,大概率是能够支撑起其产业化的进程的。

果不其然,从研究团队那得知,这种技术已经开始与企业合作试验,如果能够实现量产,那建筑外墙上的发电玻璃,可折叠的户外充电毯,甚至是给手机充电的太阳膜都能够成为现实。

而且,几乎就是同一天,全球首款钙钛矿太阳能充电手机发布,它是传音旗下的品牌Infinix,搭载了京东方先进钙钛矿光伏技术,可以在室外进行无感的补电。

钙钛矿太阳能电池寿命有很大潜力

虽说,华东理工大学的这项技术突破了钙钛矿光伏"短命"的魔咒,也推动着万亿产业格局正在加速重构。更是发表在了世界知名期刊《科学》上。

但让不少人困惑的是,在华东理工大学做出突破之前,美国在2022年6月份就有消息传出,普林斯顿大学研究人员开发出的钙钛矿太阳能电池寿命是在30年左右。

而2024年6月份,日本的佳能公司也说他们研发出的钙钛矿太阳能电池的寿命在20到30年之间。

那么,钙钛矿太阳能电池的寿命到底在什么区间之内?为什么会有如此矛盾的新闻报道?是这三者使用的研发材料有所不同,还是有着别的什么情况?

当然,即使是华东理工大学突破后的结果是最少的153天,国际期刊《科学》的权威性也能够为其证明,这也意味着我国在钙钛矿太阳能电池的寿命上,还有很大的潜力和突破。