大学・问｜高效又便宜的叠层钙钛矿电池有多大潜力？
大学・问｜高效又便宜的叠层钙钛矿电池有多大潜力？
钙钛矿太阳能电池作为一种新型光伏技术，近年来取得了突破性进展。日前，南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组在全钙钛矿叠层太阳能电池领域取得新突破，光电转换效率高达29.1%，刷新了全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录，进一步推动了全钙钛矿叠层太阳电池的研究和产业化进程。
钙钛矿太阳能电池的发电潜力
课题组成员、南京大学现代工程与应用科学学院助理教授林仁兴对不同种类的钙钛矿太阳能电池发电量进行了详细解释。他指出，钙钛矿太阳能电池主要分为单结和叠层两种。单结太阳能电池的光电转换效率与传统的晶硅太阳能电池接近，未来在稳定运行的情况下，其每天的发电量也将与晶硅太阳能电池相当。而新型的叠层太阳能电池的光电转换效率已超过30%，相应的发电量也会比单结太阳能电池和单结晶硅太阳能电池更高。
林仁兴进一步解释了叠层电池的特殊之处：“叠层电池是多个单结太阳能电池串联的结果，而非简单的叠加。叠层可能包括两结、三结甚至是更多结的太阳能电池。不同结之间的带隙需要精确匹配，因此通常会选择一个宽带隙半导体与一个窄带隙半导体进行串联。通过宽、窄带隙半导体的串联，叠层太阳能电池能够实现更宽的光谱利用和更高的能量转换效率。理论上，叠层电池的层数越多，其效率越高。”目前，应用于太空卫星的叠层电池就是多结叠层的太阳能电池。在实验室环境中，五层、六层的叠层电池效率已经超过了40%。
成本优势与环境影响
钙钛矿太阳能电池的成本优势是其备受关注的重要原因之一。林仁兴提到，虽然晶硅太阳能电池的成本控制已经非常成熟与稳定，但理论上基于钙钛矿的太阳能电池成本会更低。如果未来能实现成熟的商业化生产方式，整个基于钙钛矿的太阳能电池的成本将降至晶硅的60%-70%。
然而，钙钛矿电池中可能含有的铅和其他重金属引发了人们对环境影响的担忧。林仁兴指出，钙钛矿电池属于物理电池，主要用于发电，与铅酸电池、锂电池等化学电池的回收和污染问题有所不同。尽管如此，课题组也积极开展了相关研究，包括防止铅泄漏和探索绿色回收光伏组件的方式，以确保这项技术更加环保。
未来展望
对于钙钛矿电池的前景，林仁兴表示充满期待。他指出，钙钛矿电池在短短几年内就实现了很高的光电转换效率，理论成本较低，且可以与其他电池技术结合，实现广泛应用。如果钙钛矿电池能够实现量产，确实是一种极具前景的技术。