上交大韩礼元教授团队:钙钛矿薄膜太阳能电池重大突破
精品贵族
2017-09-18 00:03:01
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上交大韩礼元教授团队:钙钛矿薄膜太阳能电池重大突破

上海交大团队探索钙钛矿太阳能电池 可行性,比硅太阳能便宜一半中国青年报 09月11日16:54关注 中青在线上海9月11日电(中国青年报·中青在线记者 王烨捷)明明是一种清洁能源 ,为什么太阳能设备总是得不到更广泛大众的支持?明明可以每家每户安装上一块太阳能电板为家庭供电,为什么只有极少数绿色环保 “发烧友”才会安装太阳能?今天,中国青年报·中青在线记者从上海交大获悉,困扰太阳能推广的“价格问题”终于有可能找到突破口——上海交大材料科学与工程学院青年团队发现的一种《无溶剂免真空条件下大面积钙钛矿薄膜和高效太阳能电池模块制备》的新方法,将使得低成本的钙钛矿薄膜太阳能电池成为现实。
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目前市面上,大多数太阳能电池都运用硅材料作为光电材料,硅电池的光电能量转换效率高,但制作成本也很高,且制备过程中需要消耗大量的化石能源,产生污染环境的化学物质。
钙钛矿材料,也能被用于太阳能电池的制备。它在实验室里的光电能量转换效率可以达到22.1%,比市面上一般硅材料16%-18%的转换效率要高出很多,而它的价格大概只有同类硅材料的一半。
如果能用钙钛矿材料代替硅材料,那么,价格便宜的太阳发电,就能自然而然因其“实惠”的特点,取代火电 等成为新型发电方式。上海交大材料科学与工程学院教授韩礼元是学生团队论文的通讯 作者,他告诉记者,煤电的发电成本大约为0.6元/度,而使用硅材料的太阳能发电每度电成本要超过1元,“所以太阳能发电一直在依赖政府补贴,如果有一天,太阳能发电能比煤电更便宜,那么人们自然而然会选用这种方式。”
韩礼元说,研究太阳能发电的最终目的,是让它变得更实用,“不要政府支持,也能推广开来。”
但此前,钙钛矿材料应用于太阳能电板的先例仅停留在实验室小面积试验上。比如,超过22%的光电能量转换效率就是在不到0.1平方米的面积上实验出来的,“面积越大,效率就有可能越来越低。”
上海交大陈汉博士、叶飞博士、唐文涛3人这一次,在1平方米的面积上,试着均匀地涂上了钙钛矿膜,得到了大约12%的光电能量转换效率。技术的核心在于——涂膜。韩礼元介绍,钙钛矿膜是在一个平面上“一边涂、一边生长”的材料,涂一遍某种材质,隔一段时间在涂一遍另一种材质,两者发生化学方,涂膜过程中满满变成结晶体。
面积越大,越难涂膜均匀。学生们发现的新的涂膜方法,可以均匀、少缺陷地进行高质量涂膜,向着钙钛矿材料实际应用迈出重要一步。近日,国际著名学术期刊《Nature》在线发表了韩礼元教授团队的研究成果。
“如果我们可以进一步把钙钛矿膜的转换率做到15%以上,保证使用15年以上,那就比煤炭 、石油发电都来得便宜。”韩礼元说,明年上半年,团队希望能在20cm*20cm的电板上涂膜成功,并使之产生15%以上的转换率,“再往后,要做到30cm*40cm,15%的转换率,稳定性5年以上,之后再做10年、15年,甚至20年以上的稳定性。”
据悉,目前已经有很多企业有意向与韩礼元团队合作。“一开始可能做不了家庭用,但如果能做到汽车 车顶使用,也很不错。”韩礼元说,如果能在新能源汽车车顶安装上钙钛矿太阳能板,那么困扰电车用户的“停一周就没电”的情形,将得到根本性的改观。
“电车用户出门旅游,不再需要把电池拿下来了,因为太阳能可以持续供电。”韩礼元说,未来,汽车生产企业也可以在汽车车窗玻璃上涂上钙钛矿薄膜蓄电。
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