來源:OFweek太陽能光伏網

                          

                          日前,科技部發布了《國家重點研發計劃“可再生能源與氫能技術”等重點專項2019年度項目申報指南的通知》,按照國家重點研發計劃組織管理的相關要求,將“可再生能源與氫能技術”等重點專項2019年度項目申報指南予以公布。

                          

                          據悉,科技部此次將調撥4.38億元經費,以支持相關技術的發展。而太陽能作為“可再生能源與氫能技術”重點專項技術方向之一,是此次專項技術研發的重中之重。

                          

                          新型太陽電池為重點

                          

                          根據通知,“可再生能源與氫能技術”重點專項包括太陽能、風能、生物質能、地熱能與海洋能、氫能、可再生能源耦合與系統集成技術6個創新鏈(技術方向)。在這6個技術方向中,科技部將在2019年啟動24~45個項目,擬安排國撥經費總概算約4.38億元。

                          

                          作為發展最為成熟、潛力最大的可再生能源技術之一,新型太陽電池成為了本次重點專項扶持的主要技術方向。

                          

                          科技部在《“可再生能源與氫能技術”重點專項2019年度項目申報指南》中提到,新型太陽電池關鍵技術研發瞄準國際最前沿,支持全新概念的創新研究,通過新概念技術研究帶動創新,引導太陽電池技術向國際并跑、領跑跨越方向發展,擬支持項目數為 3 項;除此之外,擬支持項目數均為 1~2 項。

                          

                          由此可見,在六個技術方向中,新型太陽電池是重點扶持技術,這對太陽能發電的發展意義重大。在相關技術的進一步細分中,政策具體提到了新型電池的三個研究方向。

                          

                          1. 高效穩定大面積鈣鈦礦太陽電池關鍵技術及成套技術研發(共性關鍵技術類)

                          

                          研究內容:為探索大面積太陽電池制備技術,開展穩定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術研發。具體包括:大面積薄膜制備技術;大面積薄膜缺陷調控技術;大面積功能層界面結構和光電特性調控方法;大面積高效率高穩定性器件制備技術;組件精密切割與連接技術。

                          

                          考核指標:解決大面積鈣鈦礦電池穩定性問題,獲得穩定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術;大面積鈣鈦礦太陽電池效率≥19%(面積>20cm×20cm),室溫 25℃,AM1.5 光照 1000 小時后,效率衰減≤10%。

                          

                          2.新結構太陽電池研究及測試平臺(共性關鍵技術類)

                          

                          研究內容:為了進一步推進非 PN 結激子型新型太陽電池的技術研發、完善電池的評估體系,建立成套具有普適性、規模化、集成化、智能化等特點,并兼顧這類新型太陽電池的多元化需要的公共研究平臺。具體包括:關鍵材料模擬計算與器件仿真技術;新型太陽電池中普適性和差異性關鍵技術研究;新型太陽電池的關鍵制備設備及測試裝備;系統開展新型太陽電池的光吸收特性、載流子傳輸特性以及表界面特性等光電性能測試技術研究;針對電池種類不同,實現器件結構、功能層以及器件工藝的統一,設計和制備相應的標準化電池。填補我國新型電池公共制備和測試平臺的空白,成為國際權威的新型太陽電池測試認證平臺。

                          

                          考核指標:兼顧非 PN 結激子型新型太陽電池的產業化需要,立足于其多元化特征,建設這類新型太陽電池的公共研究平臺;滿足 3 種以上的新結構太陽電池的通用化制備、測試。

                          

                          3.新型太陽電池關鍵技術研發(共性關鍵技術類)

                          

                          研究內容:面向太陽電池多元化、高效率、低成本的需求,開展太陽電池的新原理、新概念、新材料以及新結構的研究工作。具體包括:太陽電池激子產生、分離、傳輸和復合的普適性原理;表界面鈍化和修飾技術;新型寬光譜、高吸收效率的吸光材料設計及制備技術;高性能太陽電池的新結構、新工藝以及大面積制備技術。

                          

                          考核指標:獲得太陽電池普遍適用的新原理、新模型;獲得高性能寬光譜吸光材料,可見光光吸收效率超過 90%以上,具備良好的激子分離和載流子表界面傳輸性能,突破傳統太陽電池結構,獲得新結構太陽電池;光電轉換效率超過 10%(面積≥0.1cm 2 ),1000 小時光照后(光照條件:室溫 25℃,AM1.5,光強 1000W/m 2 ),效率衰減≤10%。

                          

                          直擊產業技術痛點

                          

                          了解光伏發電技術發展的業內人士應該清楚,科技部給出的三個重點研究方向都是行業發展的痛點。如果這三個方面的技術痛點解決了,對光伏發電的成本下降、效率提升、技術更新換代都會有積極影響。

                          

                          首先從第一方面來看,作為第三代太陽能電池技術,鈣鈦礦太陽電池技術一直被視為未來可以取代晶硅電池的技術。而經過多年來的發展,鈣鈦礦太陽電池技術得到了極大的提升,光電轉換效率不斷突破,峰值已經接近于晶硅電池。加上鈣鈦礦太陽電池低成本的優勢,其未來潛力不可限量。但盡管如此,鈣鈦礦太陽電池依然受到多個方面因素的限制,使得這類電池一直無法大范圍商業化。

                          

                          目前鈣鈦礦太陽電池面臨的最主要的制約因素是“大面積”、“穩定性”。而此次針對鈣鈦礦太陽電池的專項扶持里提到,要解決大面積鈣鈦礦電池穩定性問題,獲得穩定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術,核心就是要解決“大面積”、“穩定性”問題。而如果解決了這兩項問題,鈣鈦礦太陽電池便可加速實現產業化,為光伏發電帶來新的成本下降路徑。

                          

                          其次,從建立新結構太陽電池研究及測試平臺來看,其對光伏電池技術有多重作用。一方面,隨著太陽能電池技術的多元化發展,技術方向越來越多樣,但是相關的設計、測試等標準卻往往跟不上節奏,對新技術的發展極為不利。而有了這樣一個針對新結構太陽電池的平臺,將對相關技術形成支撐作用,讓這些技術更快受到關注,其價值和潛力也會得到最為公正的評估。另一方面,該平臺對非 PN 結激子型新型太陽電池有較為重大的意義。眾所周知,目前的晶硅電池主要是通過內部的PN 結來實現太陽光到電能的轉化。查詢資料顯示,激子型新型太陽電池是一種在提升電池內部“電子-空穴對”轉換效率的技術,可以使得半導體吸收一個光子而產生多個激子,通過這種“多激子生成”相應提升太陽能電池的轉換效率。據了解,激子型新型太陽電池還可以擁有更廣的光吸收范圍,能更有效地將長波光轉換成可用電力。目前,相關的研究多數處于實驗室階段,但是相關研究非常具有潛力,一旦成熟,將為光伏發電帶來一場效率革命。

                          

                          最后,從新型太陽電池關鍵技術研發方面來看,其最主要的關鍵就是開展太陽電池的新原理、新概念、新材料以及新結構的研究工作,與前兩項重點工作形成呼應。也與當下的光伏發電市場非常契合。目前,光伏電池越來越多樣,光伏組件的種類也開始百花齊放,其中最深層次的原因還是在于工藝的進步以及光伏發電基礎研究的進步。細看主要被支持的技術方向可以發現,幾乎包括了所有的太陽能電池改進方向。

                          

                          太陽電池發電原理:太陽電池激子產生、分離、傳輸和復合的普適性原理;

                          

                          電池工藝:表界面鈍化和修飾技術;

                          

                          新型材料:新型寬光譜、高吸收效率的吸光材料設計及制備技術;

                          

                          創新結構:高性能太陽電池的新結構、新工藝以及大面積制備技術。

                          

                          觀察可以發現,當前大熱的雙面、HJT、N型、黑硅、PERC等業內火熱的技術改進及方向,無一都包括在里面。簡而言之,只要是能夠提升太陽電池效率,降低電池成本的技術和工藝,就可以受到支持。

                          

                          總體來看,三個方面的支持都非常有針對性,瞄準了光伏行業最為前沿的技術發展。其中尤其對鈣鈦礦太陽電池的發展意義重大。

                          

                          鈣鈦礦電池迎來機遇

                          

                          近年來,鈣鈦礦電池在我國的發展堪稱“飛速”,在國內幾家企業的專注與努力之下,鈣鈦礦太陽電池與大規模商業化越來越近。

                          

                          國內企業杭州纖納光電科技有限公司在該領域深耕多年,并連續打破世界紀錄。2017年,杭州纖納光電三次打破世界紀錄,將鈣鈦礦光伏組件效率的世界紀錄從15.2%提升到17.4%。2018年7月,其鈣鈦礦小組件效率再創新高,達到17.9%,穩態功率輸出效率達到17.3%。

                          

                          作為鈣鈦礦太陽電池的主要推行者,杭州纖納光電在2019年迎來重大機遇。2019年4月,三峽資本以戰略投資者身份注資纖納光電。雙方將結合各自在行業內的專長,積極探索鈣鈦礦光伏技術在各個領域的可能性。

                          

                          作為極具潛力的太陽電池,不止杭州纖納光電一家企業看到了鈣鈦礦電池的潛力。2019年2月,協鑫集團旗下的蘇州協鑫納米科技有限公司(簡稱協鑫納米)發布了其在鈣鈦礦光伏組件技術方面的突破性進展。協鑫納米已經率先建成10MW級別大面積鈣鈦礦組件中試生產線,完成了相關材料合成及制造工藝的開發,并已開始100MW量產生產線的建設工作,計劃于2020年實現鈣鈦礦光伏組件的商業化生產。據悉,協鑫納米的10MW中試生產線所制造的鈣鈦礦光伏組件尺寸為45cm*65cm,光電轉化效率達到15.3%。這是全世界范圍內最大面積的鈣鈦礦光伏組件,也是大面積鈣鈦礦組件效率的最高數值。

                          

                          盡管鈣鈦礦已經吸引了國內多家企業的爭相布局,但是其大面積制備以及穩定性一直是限制其發展的首要因素。而科技部此次針對這一痛點,立志解決大面積鈣鈦礦電池穩定性問題,有望加速鈣鈦礦電池大規模商業化進程,為光伏發電成本下降作出貢獻。

                          

                  2019年06月26日

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