【成果介绍】
钙钛矿太阳能电池是2009年诞生的新型光伏技术，短短10来年时间，其光电转换效率提升十分迅猛，几乎追平了商业化发展多年的多晶硅、CIGS、CdTe等太阳能电池。并且，钙钛矿太阳能电池不包含稀缺元素，材料和工艺成本低廉，量产后组件成本有望达到晶硅太阳能电池的50%-70%。目前，国内外均投入了大量研发资金，头部企业预期在2年内实现第一代钙钛矿光伏产品的量产。推动廉价、高效的钙钛矿太阳能电池产业化，对于获得廉价的可再生能源，具有重要的现实意义。
太阳能电池的用途方向主要包括：消费电子、移动电源、分布式光伏发电、地面电站等领域。钙钛矿太阳能电池作为新型光伏技术，需要在“效率-成本-寿命”三个方面与市场化成熟的晶硅太阳能电池或者CdTe薄膜太阳能电池获得比较优势，才有可能实现规模化应用。钙钛矿太阳能电池目前有很多技术分支，其中，本成果采用基于稳定Bi基金属电极的反式平面结构，在兼顾实现“效率-成本-寿命”产业化三要素方面具有独特优势。
钙钛矿太阳能组件产品
反式结构电池和组件效率认证报告
【技术优势】
（1）采用反式结构NiMgLiO-C60界面材料体系的稳定性超过目前正式结构高效电池的SnO2-SpiroOMeTAD界面材料体系，且不容易被突破。因此，本成果产品寿命更长，在常规使用条件下，目前的预期寿命达到10年以上，且有望通过进一步改进获得更长的使用寿命。
（2）采用Bi基金属电极，具有独特的抗钙钛矿卤素腐蚀的能力，且Bi基电极导电性好、容易制备、成本低廉。此外，Bi金属为中国优势矿产资源，储量和产能占全球70%以上。因此，本成果产品效率高、寿命长、且成本更低。与某企业采用ITO顶电极的组件技术路线相比，本成果效率高2-3%，成本低20-30%。
（3）开发基于低挥发强配位剂的钙钛矿溶液配方，实现狭缝涂布制备>200cm2大面积高质量FACs基钙钛矿薄膜，确保了大规模制备高效钙钛矿模组的工艺可行性。且FACs基钙钛矿薄膜的稳定性更高，大面积可控制备难度较大，本项目工艺方法相比其他竞争对手具有鲜明特色和技术先进性。
（4）采用无损伤、高耐候的复合封装工艺，在不损伤钙钛矿太阳能电池效率的基础上，实现器件的长期稳定性。钙钛矿活性材料比较脆弱，简单的热压封装容易导致器件效率损失，且不少封装材料容易与钙钛矿活性材料反应，影响器件的使用寿命，我们的工艺路线具有鲜明特色和技术先进性。
【技术指标】
【应用场景】
钙钛矿太阳能电池在多种场合都能取得很好的应用，目前在消费电子和移动电源方面对比其他光伏技术优势十分明显，目前已完全具备大量应用可行性。对于分布式和地面电站应用，随着稳定性的逐步提高和量产后成本的大幅度下降，有望在5年左右形成成熟的产品，从而与主流的晶硅电池形成有效竞争。
【市场前景】
目前的技术指标已完全满足消费电子和移动电源的使用需求。仅电子标签电源一项，按照全国目前规模以上超市2.6万家，10%使用电子标签，每家使用1000个电子标签，则对于电池片的总需求将达到2600000片，按照20元每片的价格，销售额轻松可达千万元。消费电子端的目标是取代所有纽扣电池，而纽扣电池目前的全球市场规模为200亿元。且消费电子端对于价格不像地面电站那么敏感，一个数cm2的小电池片的利润有可能跟地面电站1m2组件的利润相当。
【知识产权】
该成果已申请中国发明专利23项、PCT国际专利2项，已获授权中国发明专利10项，以下为部分展示：
【合作方式】
技术开发、技术服务、技术许可、技术入股等
【专家介绍】
陈炜，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授，清华大学本科、博士，先后赴香港和日本从事博士后和访问学者研究工作。担任中国材料学会太阳能材料分会委员，中国可再生能源学会光化学专委会委员。发表Science，Science Advances，Nature Energy，Nature Communications等论文80余篇。长期从事新型太阳能电池方面的研究工作，近期在钙钛矿太阳能电池领域取得了突出成绩。2015年获得国际上首个大面积（1cm2）钙钛矿太阳能电池认证效率记录，写进权威效率记录表。2018年认证成功国际首个大面积（>20cm2）钙钛矿太阳能模组“稳态化”高效率16.6%。2020年通过莱茵认证得到国际领先的100cm2基板反式钙钛矿太阳能模组效率17.3%。2021年进一步将100cm2基板反式模组效率提升到19.7%。基于反式电池结构、NiO多元氧化物固溶体和掺杂技术，率先引入“兼顾效率和稳定性的界面工程”，发展“新型无机半导体界面材料”、“钙钛矿/PCBM渐变异质结”、“惰性金属电极”、“大面积FACs基钙钛矿薄膜狭缝涂布技术”、“低损伤、高耐候复合封装技术”等新材料、新结构和新工艺，有效改善了钙钛矿太阳能电池，尤其是具有实用性的大面积器件的效率和稳定性。对于推动新一代光伏技术——钙钛矿太阳能电池克服产业化瓶颈，具有重要的学术意义和应用价值。
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