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【行业】钙钛矿光伏设备-如何长远布局β和α(57页)

钙钛矿行业处于 0->1 的成长初期:2022 上半年以来,国内频出钙钛矿产业的积极信号,宁德、腾讯等汽车及互联网行业的头部机构入股钙钛矿项目,钙钛矿-晶硅叠层效率也突破了 31%,证实其叠层效率远超晶硅电池的优势。在 TOPCon、HJT、XBC 等电池技术争相扩大产能的产业环境下,多个钙钛矿的大尺寸中试线项目落地,见证其从 2009 年提出概念,到 13 年后厂商跃跃欲试的快速发展阶段,同时 2022/7 纤纳光电出货全球首款钙钛矿商用组件,也标志着钙钛矿组件商业化探路的开端。 钙钛矿型材料特点 1:易于合成,稳定的钙钛矿相决定电池稳定性。钙钛矿型材料为与矿物钙钛氧化物 ABX3 化学结构类似的离子晶体的统称,易于实验室合成,可避免材料的稀缺性涨价。据 X 阴离子划分,ABO3 无机氧化物钙钛矿在可见光下的光电效应较差;而主流的 ABX3 为卤化物钙钛矿,其中 A 为有机阳离子(如甲胺、甲脒等)或无机阳离子(如铯);B 为二价金属阳离子(如铅或锗);X 为卤素阴离子。根据八面体笼的旋转形态,分为立方、四方、正交等钙钛矿相,而稳定的钙钛矿相对于电池稳定性至关重要,立方相为理想形态。同时可改变不同的 A 位阳离子,通过离子半径算出的容忍因子α,如 APbI3 钙钛矿的α在 0.8-1 时,形成稳定的钙钛矿相,提升稳定性、转换效率。 钙钛矿型材料的特点 2:光电特性优秀,带隙可调决定吸收更宽的光谱。由于钙钛矿的成分选择具有灵活性,A、B 和 X 位离子可以被多种元素取代,提供了较宽的带隙可调性。根据 Schockely-Queisser极限曲线,单结太阳能电池光吸收材料的最佳带隙为 1.4 eV。钙钛矿作为直接带隙材料(例如CH3NH3PbI3,带隙 1.5 eV),在可见光全波段范围内具备全光谱吸收能力,且 Nano Energy 提到钙钛矿材料在 300–800 nm 波长范围的可见光谱上,具有约 1× 105cm−1 量级的高吸收系数,比传统单晶硅大一个数量级,因此 100 纳米厚的钙钛矿薄膜,就可以吸收硅薄膜微米厚度才能吸收的光。