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诺奖技术利好钙钛矿?别误读了!

  今年的诺贝尔化学奖颁给“量子点的发现与合成”后,量子点技术究竟能用在何处,成为各方分析的热点。

  近日有分析提到,在光伏领域,量子点技术有望大幅提升钙钛矿太阳能电池的效率。

  而钙钛矿电池是备受关注的下一代光伏技术,正在攻克产业化的最后难关。若量子点真有此“加成”能力,则这一诺奖将是对钙钛矿电池产业的重大利好。

  那么,量子点究竟对钙钛矿电池产业有多大意义,是否已开始应用?

  记者采访仁烁光能、协鑫光电、纤纳光电等国内头部钙钛矿电池企业获悉,实际上目前产业界的钙钛矿电池,是将钙钛矿做成薄膜,而非量子点。三家企业主要负责人都表示,现在将钙钛矿做成薄膜的光电转换效率远高于将钙钛矿做成量子点,而且在可预见的未来也将如此。所以,钙钛矿量子点短期内并不会成为主要的技术路线。

  量子点的“加成”,看来还要再多等几年了。

诺奖技术“量子点”与钙钛矿究竟是何关系

  诺贝尔化学奖颁发给“量子点的发现及合成”后,陆续有媒体报道了量子点技术在光伏制造中的潜力,有部分文章提到其有望大幅提升钙钛矿电池的转换效率。

  那么,量子点与钙钛矿究竟是何关系?

  对此,协鑫光电总经理田清勇分析,钙钛矿电池与量子点电池实际上是两类电池,它们都是第三代光伏电池中的类型。

  量子点电池的主要特点是,在类似介孔结构、纳米棒阵列或者其他具有高比表面积的电极/缓冲层结构上,沉积量子点,材料包括钙钛矿量子点、Sb2S3量子点、PbS量子点等。

  而目前大家常提到的“钙钛矿电池”,是将钙钛矿制成薄膜,是区别于量子点电池的另一类电池。

薄膜钙钛矿电池正在产业化

量子点电池还很“遥远”

  由此可以看到,诺奖技术“量子点”和钙钛矿的结合,要么是将钙钛矿材料制造成量子点电池,要么是将量子点电池叠加于钙钛矿薄膜电池之上。

  记者采访获悉,这两个路径目前尚没有产业化的足够动力。主要原因在于,钙钛矿薄膜的发电效率远高于量子点层,使得量子点层无论作为单结电池,还是作为叠加的一层,都不具有优势。

  “量子点电池目前转化效率受限于载流子(形成电流的物质粒子)的提取效率,不是太高,冠军效率18.1%。所以,量子点太阳能电池现阶段尚不具有产业化的价值。”田清勇说。

  田清勇认为,量子点电池是由纳米颗粒堆积而成,而纳米颗粒间存在间隙,载流子在这些小颗粒间的传输会遇到比较大的损耗。相比之下,钙钛矿薄膜电池较为致密,与电极也连接紧密,电流传输效率更佳。

  田清勇认为,从原理上讲,钙钛矿薄膜的光电转换效率就会比量子点更好。所以,量子点在发电上的优势不大,更多是应用在显示领域。

  他给记者发来一张各类光伏电池最高效率统计图。图中显示,钙钛矿电池的效率纪录是26.1%,而量子点电池的效率纪录是18.1%。

  各类太阳能电池效率爬升表

  南京大学教授、仁烁光能董事长谭海仁也对上海证券报记者表示,把钙钛矿做成量子点的光电转换效率不如把钙钛矿做成膜的高,所以产业界并没有用量子点的方式处理钙钛矿,来制造太阳能电池。据其了解,目前量子点主要应用在发光、红外成像等领域。

  纤纳光电CEO姚冀众则对上海证券报记者分析,量子点材料在某些特殊的场景下,能够提升太阳能电池的转换效率。也许未来量子点电池可以成为一项主流技术,但目前的地面电站中还没有应用。

  他表示,量子点可以吸收、释放特定的光谱,因此可以用于调整太阳能电池的颜色。纤纳光电的“钙钛矿量子点夹层技术”就具有调色的功能,为BIPV(光伏建筑一体化)提供更多的色彩选择。

  但他表示,这一技术的主要目的并不是为了提升电池的转化效率,量子点技术也并不是影响光伏电池转换效率的主要因素。

  由此看来,在量子点电池可以看到产业化希望之前,钙钛矿电池企业比拼的,仍将是钙钛矿薄膜制备上的能力。

  例如,谭海仁教授团队在国际上率先提出一种原子层沉积(ALD)制备致密互联层和金属复合层的新型隧穿结结构,大幅简化制程,实现全溶液法制备钙钛矿薄膜。极电光能则表示,其“原位固膜”工艺技术路线工艺窗口宽、膜层结晶质量和均匀性好,适合钙钛矿组件的大面积量产。

  在镀膜设备方面,近日捷佳伟创宣布,公司五合一团簇式钙矿叠层真空镀膜装备成功下线,并且获得客户FAT验收通过后顺利出货。