近日，我國企業和高校創新團隊提出太陽能電池材料鈣鈦礦的涂層革新技術，實現了平米級鈣鈦礦組件的穩定批量生產，推動鈣鈦礦技術實現了從實驗室到規模化應用的跨越，該項研究成果發表于《科學》雜志。
論文第一作者及通訊作者、杭州纖納光電首席技術官顏步一介紹，鈣鈦礦太陽能電池是第三代光伏技術，具有柔性、質輕等特性，即便在陰天也可保持較穩定的光電轉換效率。鈣鈦礦電池的核心部位是鈣鈦礦吸光層，主要通過鈣鈦礦溶液成膜和結晶來制備，此前的常見工藝難以精準控制結晶厚度和平整度，因此影響鈣鈦礦面板的發電效能。在浙江大學、浙江理工大學效率提升策略及理論計算的支持下，創新團隊提出三維層流風場技術，攻克了鈣鈦礦薄膜大面積結晶均勻性難題。
三維層流風場技術就像在涂了鈣鈦礦溶液的玻璃基板上放置一個結構復雜的‘抽油煙機’。通過巧妙結合旋涂工藝、真空閃蒸工藝，讓氣流平穩、均勻、定向地掠過玻璃基板，起到干燥的作用，從而讓鈣鈦礦更均勻地結晶。通過計算流體力學仿真優化，三維層流風場技術實現了對鈣鈦礦薄膜厚度的精準控制，使0.79平方米面積上的鈣鈦礦薄膜厚度波動小于3微米。據介紹，與傳統工藝相比，三維層流風場技術減少了表面缺陷，優化了結晶形態，使殘留溶劑減少90%。經戶外實證推算，應用新技術的鈣鈦礦組件10年衰減率不超過10%，達到光伏組件使用壽命的要求。此外，基于該技術建造的百兆瓦鈣鈦礦量產線，組件良率突破98.5%，0.79平方米組件功率達118W。在此基礎上建設的500千瓦級鈣鈦礦商業電站，單位裝機容量等效滿發時長較晶硅組件高29%，高溫季發電量較晶硅組件多31.9%。
美國加州大學洛杉磯分校材料科學與工程系主任、歐洲科學院院士楊陽表示，該項新技術兼顧了效率、穩定性與生產良率和可擴展性，表明鈣鈦礦太陽能電池技術已具備了規模化量產的基本條件。
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