鈣鈦礦在太陽能電池應(yīng)用上
??鈣鈦礦可應(yīng)用于地面電站、航空、建筑、可穿戴式發(fā)電器件等眾多領(lǐng)域。其中,光伏領(lǐng)域是鈣鈦礦的主要應(yīng)用領(lǐng)域。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)可設(shè)計性強(qiáng),具有非常好的光伏性能,是光伏領(lǐng)域近年來的熱門研究方向。
??在光伏領(lǐng)域鈣鈦礦優(yōu)勢明顯
??在光伏產(chǎn)業(yè)中,近幾年鈣鈦礦炙手可熱。其之所以能異軍突起,成為太陽能電池領(lǐng)域的“寵兒”,離不開其得天獨(dú)厚的自身條件。
??“首先,鈣鈦礦具有眾多優(yōu)異的光電特性,如可調(diào)節(jié)的帶隙、高吸光系數(shù)、低激子束縛能、高載流子遷移率、高缺陷容忍度等;其次,鈣鈦礦制備工藝簡單,可實現(xiàn)半透明、超輕、超薄、柔性等。最后,鈣鈦礦原材料來源廣泛且含量豐富?!绷_景山介紹。而且鈣鈦礦的制備對原材料純度要求也比較低。
??目前光伏領(lǐng)域大量使用的是硅基太陽能電池,可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。晶硅電池理論上的光電轉(zhuǎn)化極值為29.4%,目前實驗室環(huán)境高能達(dá)到26.7%,距離轉(zhuǎn)化的天花板已經(jīng)很近了;可以預(yù)見的是,技術(shù)改進(jìn)的邊際收益也會越來越小。相比之下,鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)化效率理論極值更高,可達(dá)33%,如果把兩塊鈣鈦礦電池上下疊在一起,理論轉(zhuǎn)化效率可達(dá)45%。
??而“效率”之外,另一個重要因素是“成本”。比如,初代薄膜電池的成本之所以降不下來,是鎘、鎵這些稀有元素在地球上的儲量實在太少,結(jié)果是產(chǎn)業(yè)越發(fā)達(dá)、需求量越大,生產(chǎn)成本反而越高,始終無法成為市場主流產(chǎn)品。而鈣鈦礦的原料在地球上都有大量分布,價格也很便宜。
??此外,鈣鈦礦電池鈣鈦礦涂層的厚度只需幾百納米,大約是硅片的1/500,這意味著對材料的需求量非常少。比如目前全球晶硅電池每年對硅料的需求大約是50萬噸,若全部替換為鈣鈦礦電池,則只需要約1000噸鈣鈦礦。
??在制造成本方面,晶硅電池需要將硅提純到99.9999%,因此必須把硅料加熱到1400攝氏度,融化成液體,拉成圓棒切片,再組裝成電池,中間至少要經(jīng)歷4家工廠和兩三天時間,能源消耗也更大。而如果是生產(chǎn)鈣鈦礦電池,只需要將鈣鈦礦基液涂在基板上,然后等待結(jié)晶即可,整個過程只用到玻璃、膠膜、鈣鈦礦和化工原料,在一家工廠內(nèi)即可完成,全程只需45分鐘左右。
??“鈣鈦礦制備的太陽能電池具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)化效率,現(xiàn)階段其轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了25.7%,未來可能會取代傳統(tǒng)的硅基太陽能電池,成為商業(yè)主流?!绷_景山表示。
文章轉(zhuǎn)自互聯(lián)網(wǎng)
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