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“太陽能之父”馬丁·格林:鈣鈦礦光伏材料面臨兩大難題制約

粉體2019-09-19 來源:中國能源報

  9月4日,由悉尼新南威爾士大學(UNSWSydney)、中國科學院科技戰略咨詢研究院(CASISD)和自然科研(NatureResearch)聯合舉辦的第二屆中澳科學未來會議在北京舉辦。會議間隙,被譽為“太陽能之父”的馬丁·格林教授圍繞鈣鈦礦光伏材料的發展現狀接受了記者的采訪。

  馬丁·格林教授在悉尼新南威爾士大學組建的研究團隊,是國際上在光伏研究領域最大、最知名的高校研究團隊,并發明了目前已成為主要商業電池的PERC電池。

  據了解,鈣鈦礦材料2009年首次應用于光伏發電,由于其優異的光學、電學性質,以及易于合成、成本低廉、原料豐富等優勢,激發了全世界對該領域的科研熱情。

  今年以來,鈣鈦礦太陽能電池正成為風險投資關注的焦點。

  3月15日,中國第一大風機制造商金風科技宣布,以戰略投資者身份領投英國鈣鈦礦太陽能發電公司牛津光伏有限公司(OxfordPVTM)D輪融資,投資金額2100萬英鎊。

  4月26日,長江三峽集團旗下三峽資本聯合中國三峽新能源與杭州纖納光電科技有限公司宣布,三峽資本以戰略投資者身份注資纖納光電,投資金額5000萬人民幣。這家成立不足4年的公司,目前是全球鈣鈦礦太陽能組件光電轉換效率的世界紀錄的保持者。

  “鈣鈦礦技術屬于第三代光伏技術,目前確確實實引起了學術界和產業界的注意,但其面臨兩大主要難題:不穩定性和毒性。”格林教授告訴記者,“鈣鈦礦材料里含有鉛等重金屬,由于能夠溶于水,很容易擴散到周圍環境中,對環境和人身造成損害。如果沒有妥善解決毒性問題,鈣鈦礦電池依然難以進入商用市場。”

  據了解,標準的晶硅板包含兩種毒性物質,分別是鉛和氟。格林教授介紹稱,和電池連接的金屬材料里含有少量鉛,另外在組件背板上的一些塑料里會有氟,這些氟比較穩固,不易被分解。但是目前使用不含鉛或氟的材料都是有可能的。

  “因此,在棄置鈣鈦礦材料時需要對其進行特別的處理,從而預防它材料里面含有的鉛泄漏到周邊環境中。”

  雖然目前鈣鈦礦材料面臨穩定性不足、有一定毒性、難以大面積應用等短板,但格林教授表示,鈣鈦礦材料能夠疊加在硅晶片上提升效率,在這個層面上是一種接近完美的技術。

  “因此更要致力于破解鈣鈦礦的穩定性和毒性問題,很多制造商向市場保證25年到30年的使用壽命,然而,不穩定的組件是不能適應市場和投資需求的。另外,很多制造商不希望在組件里使用有毒材料,太陽能光伏產業的發展非常迅速,有毒材料的大規模應用會對未來產業的發展帶來問題。”

  據了解,除了鈣鈦礦,格林教授表示自己的實驗室也正在嘗試其他光伏材料。

  “將一些金屬、非金屬的材料以一定比例進行結合的話,也可以生產出不同的半導體材料,我們正在研究一些由金屬、非金屬材料混合而成,且和硅有類似性能的材料。其中一種包含了銅、鋅、錫和硫四種物質,通過將它們以適當的比例進行混和,能夠生產出比較好的半導體產品。”

  據格林教授介紹,其優勢是第一是沒有毒性,第二材料比較豐富,儲備也比較多。目前悉尼新南威爾士大學研究的這類材料轉換效率刷新了世界紀錄,大約是11%,希望未來將效率提升到20%,以實現商業化應用。

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