鈣鈦礦在太陽(yáng)能電池應(yīng)用上
??鈣鈦礦可應(yīng)用于地面電站、航空、建筑、可穿戴式發(fā)電器件等眾多領(lǐng)域。其中，光伏領(lǐng)域是鈣鈦礦的主要應(yīng)用領(lǐng)域。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，具有非常好的光伏性能，是光伏領(lǐng)域近年來(lái)的熱門研究方向。
??在光伏領(lǐng)域鈣鈦礦優(yōu)勢(shì)明顯
??在光伏產(chǎn)業(yè)中，近幾年鈣鈦礦炙手可熱。其之所以能異軍突起，成為太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的“寵兒”，離不開其得天獨(dú)厚的自身?xiàng)l件。
??“首先，鈣鈦礦具有眾多優(yōu)異的光電特性，如可調(diào)節(jié)的帶隙、高吸光系數(shù)、低激子束縛能、高載流子遷移率、高缺陷容忍度等；其次，鈣鈦礦制備工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)半透明、超輕、超薄、柔性等。最后，鈣鈦礦原材料來(lái)源廣泛且含量豐富。”羅景山介紹。而且鈣鈦礦的制備對(duì)原材料純度要求也比較低。
??目前光伏領(lǐng)域大量使用的是硅基太陽(yáng)能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽(yáng)能電池。晶硅電池理論上的光電轉(zhuǎn)化極值為29.4%，目前實(shí)驗(yàn)室環(huán)境高能達(dá)到26.7%，距離轉(zhuǎn)化的天花板已經(jīng)很近了；可以預(yù)見的是，技術(shù)改進(jìn)的邊際收益也會(huì)越來(lái)越小。相比之下，鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)化效率理論極值更高，可達(dá)33%，如果把兩塊鈣鈦礦電池上下疊在一起，理論轉(zhuǎn)化效率可達(dá)45%。
??而“效率”之外，另一個(gè)重要因素是“成本”。比如，初代薄膜電池的成本之所以降不下來(lái)，是鎘、鎵這些稀有元素在地球上的儲(chǔ)量實(shí)在太少，結(jié)果是產(chǎn)業(yè)越發(fā)達(dá)、需求量越大，生產(chǎn)成本反而越高，始終無(wú)法成為市場(chǎng)主流產(chǎn)品。而鈣鈦礦的原料在地球上都有大量分布，價(jià)格也很便宜。
??此外，鈣鈦礦電池鈣鈦礦涂層的厚度只需幾百納米，大約是硅片的1/500，這意味著對(duì)材料的需求量非常少。比如目前全球晶硅電池每年對(duì)硅料的需求大約是50萬(wàn)噸，若全部替換為鈣鈦礦電池，則只需要約1000噸鈣鈦礦。
??在制造成本方面，晶硅電池需要將硅提純到99.9999%，因此必須把硅料加熱到1400攝氏度，融化成液體，拉成圓棒切片，再組裝成電池，中間至少要經(jīng)歷4家工廠和兩三天時(shí)間，能源消耗也更大。而如果是生產(chǎn)鈣鈦礦電池，只需要將鈣鈦礦基液涂在基板上，然后等待結(jié)晶即可，整個(gè)過(guò)程只用到玻璃、膠膜、鈣鈦礦和化工原料，在一家工廠內(nèi)即可完成，全程只需45分鐘左右。
??“鈣鈦礦制備的太陽(yáng)能電池具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)化效率，現(xiàn)階段其轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了25.7%，未來(lái)可能會(huì)取代傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池，成為商業(yè)主流?！绷_景山表示。
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