免费报告！实现商用钙钛矿/硅串联光伏技术的路线图

2024年1月12日，沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)的研究人员在《Science》杂志发表了一篇题为“Pathways toward commercial perovskite/silicon tandem photovoltaics”的论文，讲述了实现商用钙钛矿/硅串联光伏技术的途径。钙钛矿/硅串联已经超越了实验室阶段，目前也有公司宣布了中试生产线的计划。然而，为了使钙钛矿/硅串联成功商业应用，还有不少问题需要解决。

阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的科学家已经制定了商业化高效钙钛矿/硅串联太阳能电池的路线图，计划将该技术引入市场，为未来的可负担清洁能源提供了希望。他们希望解决从现实应用到制造的挑战，改变全球能源格局，预计该技术的市场价值将在十年内超过100亿美元。

钙钛矿/硅串联技术结合了两种材料的优势——钙钛矿的高效光吸收和硅的长期稳定性——以实现破纪录的效率。2023年，相关实验室报告了两项电力转换效率的世界记录，同年全球实现了五项记录，显示钙钛矿/硅串联技术的快速进步。

光伏发电预计将在避免气候变化带来的灾难性影响方面发挥关键作用，但晶体硅太阳能电池目前已接近实际效率极限，钙钛矿/硅双结串联太阳能电池已成为将高功率转换效率与经济高效的制造相结合的有前途的解决方案。最初的钙钛矿/硅串联电池于 2013 年推出，通过不懈的研究和开发努力，现已在实验室规模的设备中实现了超过 33% 的认证功率转换效率，高于任何单结电池技术的理论极限，已进入商业化之路。

有鉴于此，阿卜杜拉国王科技大学Stefaan De Wolf、Erkan Aydin等人回顾了将实验室级串联性能转化为工业级模块的显着进展。在这方面，分析了各种器件配置，包括两端、三端和四端串联。除此之外，还探索了双面串联和三联电池。

本综述从当代太阳能电池制造的角度讨论了钙钛矿/硅串联光伏发电从实验室到工业制造的转变所需要的适当的、可扩展的输入材料和制造工艺，以及电池生产和表征的稳定性、可靠性、产量、电池到模块的集成以及准确的现场性能预测和评估。

作者提供了对商业钙钛矿/硅串联光伏发电的可能途径的见解，并强调了实现这一目标的研究机会。 

商业化的挑战和解决方案

然而将实验室成功转化为现实世界的应用需要仔细考虑。本文概述了关键的挑战，并提出了商业化的解决方案。其中包括考虑现实世界条件，如可变的温度和阳光。作者建议进行地理测试-类似于太阳能电池的个性化医疗-以优化特定位置的性能。

另一个考虑因素是加速稳定性测试。部署的太阳能电池必须具有几十年的寿命。因此，将多年的磨损压缩到更短的时间框架的测试是必要的。了解退化率对于设定有竞争力的价格和保修至关重要。

制造考虑因素和未来前景

最后，目前的制造过程涉及高材料成本和潜在危险的化学品，可能需要昂贵的安全预防措施。该论文提出了单片式和机械堆叠串联生产线的范例，以确定降低成本的机会。

“钙钛矿/硅串联的市场预计将在十年内超过100亿美元，”Stefaan De Wolf教授说。“KAUST处于这场革命的前沿，为所有人获得负担得起的、可获得的清洁能源奠定了基础。”