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12月5日，南京大學(xué)譚海仁教授課題組與仁爍光能產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化成果，以Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules為題在國(guó)際頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊Science上正式發(fā)表。
此項(xiàng)研究標(biāo)志著我國(guó)在“雙碳”目標(biāo)引領(lǐng)下，于下一代光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域取得里程碑式進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)所研制的平方米級(jí)商業(yè)化鈣鈦礦光伏組件，不僅實(shí)現(xiàn)了綠色環(huán)保制備，更在轉(zhuǎn)換效率與產(chǎn)品可靠性方面雙雙達(dá)到世界領(lǐng)先水平，并獲得國(guó)際權(quán)威認(rèn)證，標(biāo)志著這一新一代光伏技術(shù)突破了從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化制造的關(guān)鍵瓶頸，正式邁向規(guī)?；虡I(yè)應(yīng)用。
量產(chǎn)組件效率達(dá)22%，接近當(dāng)前主流晶硅水平
繼去年平方米級(jí)鈣鈦礦組件以17.2%的全面積穩(wěn)態(tài)效率創(chuàng)下世界紀(jì)錄并被國(guó)際權(quán)威的Solar cell efficiency tables收錄后，團(tuán)隊(duì)近期再傳捷報(bào)。在規(guī)?；慨a(chǎn)中，同尺寸組件效率進(jìn)一步提升至22%，再次刷新商用鈣鈦礦組件效率紀(jì)錄。這一效率已逼近當(dāng)前主流晶硅組件的性能區(qū)間，展現(xiàn)出該技術(shù)路線的強(qiáng)大競(jìng)爭(zhēng)潛力。
產(chǎn)業(yè)化不僅需要高效率，更要求高可靠性與長(zhǎng)壽命。研究團(tuán)隊(duì)所制備的商用鈣鈦礦組件，已先后通過德國(guó)萊茵TüV IEC61215/61730、美國(guó)UL、中國(guó)產(chǎn)品質(zhì)檢中心CQC、日本JP-AC的認(rèn)證或許可，全面達(dá)標(biāo)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品銷售標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，數(shù)據(jù)顯示，在多個(gè)戶外運(yùn)行項(xiàng)目中，該組件運(yùn)行期間功率無衰減，充分證明了南京大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)技術(shù)路線的先進(jìn)性和大規(guī)模推廣的可行性。
攻克產(chǎn)業(yè)化核心難題，源頭實(shí)現(xiàn)“綠色制造”
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池作為極具發(fā)展?jié)摿Φ男乱淮夥夹g(shù)，以其成本低、效率高、能耗少、可柔性制備等優(yōu)勢(shì)，被視為推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)綠色轉(zhuǎn)型的重要方向。然而，長(zhǎng)期以來，該技術(shù)在大面積制備時(shí)的薄膜質(zhì)量、環(huán)保工藝與長(zhǎng)期可靠性，成為制約其從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化的重要瓶頸。
破解難題1：創(chuàng)新全綠色溶劑制備工藝
長(zhǎng)期以來，鈣鈦礦的制備依賴有毒溶劑，環(huán)保問題制約其產(chǎn)業(yè)化。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)了一種由γ-戊內(nèi)酯（GVL）、二甲基亞砜（DMSO）和2-甲基四氫呋喃（2-MeTHF）組成的混合綠色溶劑體系，用于制備1.5eV帶隙鈣鈦礦薄膜。
該體系安全、低毒、可生物降解，不僅實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦薄膜在空氣中的環(huán)保制備，更通過調(diào)控溶劑相互作用，顯著提升了薄膜的結(jié)晶質(zhì)量與界面接觸，從工藝源頭保障了光伏制造的低碳化與環(huán)境友好化，攻克了產(chǎn)業(yè)化第一道難關(guān)。
破解難題2：攻克大面積均勻成膜難題
在大面積（平方米級(jí)）制備中，因溶劑揮發(fā)不均導(dǎo)致的“邊緣效應(yīng)”會(huì)嚴(yán)重影響薄膜均勻性，是規(guī)?；圃斓暮诵耐袋c(diǎn)。研究團(tuán)隊(duì)全球首創(chuàng)“溶劑限制邊緣保護(hù)（SCEP）”策略，通過引入功能性添加劑，如同為薄膜邊緣穿上“防護(hù)服”，均衡了整體溶劑的揮發(fā)速度。該策略使團(tuán)隊(duì)在1.2米×0.6米的大面積基板上，成功制備出從中心到邊緣均一的高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜，解決了商業(yè)化量產(chǎn)中最重要的工藝一致性難題。
效率與可靠性獲得國(guó)際權(quán)威認(rèn)證，產(chǎn)業(yè)化迎來“通行證”
基于上述核心技術(shù)突破，研究團(tuán)隊(duì)制備了全面積達(dá)0.72平方米的商用尺寸組件，其性能與可靠性獲得全球市場(chǎng)“通行證”。
效率連創(chuàng)世界紀(jì)錄。該組件在實(shí)驗(yàn)室測(cè)得的最高效率達(dá)18.0%，經(jīng)權(quán)威光伏檢測(cè)機(jī)構(gòu)——美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）認(rèn)證，其穩(wěn)態(tài)效率高達(dá)17.2%，被收錄為當(dāng)時(shí)（2024年）全球已認(rèn)證的全面積效率最高的商用尺寸鈣鈦礦組件。
近期仁爍光能在規(guī)?；慨a(chǎn)中取得新突破，其0.72平方米鈣鈦礦組件經(jīng)TüV南德認(rèn)證，全面積效率進(jìn)一步提升至22%，輸出功率達(dá)158.4W，再次刷新商用鈣鈦礦組件的效率紀(jì)錄。
更令人振奮的是，該工藝路線下的組件戶外穩(wěn)定性進(jìn)步更大。首次參與德國(guó)萊茵TüV認(rèn)證，仁爍光能0.72平方米的商用尺寸組件即全面通過了包括濕熱測(cè)試、熱循環(huán)測(cè)試、紫外測(cè)試等在內(nèi)的全序列IEC 61215/61730可靠性認(rèn)證。隨后，該組件又先后獲得美國(guó)UL、中國(guó)產(chǎn)品質(zhì)檢中心CQC、日本JP-AC的認(rèn)證或許可，驗(yàn)證該產(chǎn)品已全面達(dá)標(biāo)國(guó)內(nèi)外銷售標(biāo)準(zhǔn)。超過一年的戶外實(shí)證運(yùn)行數(shù)據(jù)更顯示，組件功率無衰減，以扎實(shí)數(shù)據(jù)證明了其長(zhǎng)期穩(wěn)定性，掃清了商業(yè)化落地最后的疑慮。
目前，該技術(shù)已由南京大學(xué)與合作企業(yè)仁爍光能（蘇州）有限公司共同提交了專利申請(qǐng)，并在150MW的中試生產(chǎn)線上成功穩(wěn)定運(yùn)行，這意味著鈣鈦礦光伏技術(shù)已成功跨越從實(shí)驗(yàn)室、中試到規(guī)?；慨a(chǎn)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，商業(yè)化進(jìn)程全面加速。
新華日?qǐng)?bào)·交匯點(diǎn)記者 楊頻萍
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