南京大学谭海仁团队研制成功世界最强钙钛矿光伏薄膜

晨枫

南京大学谭海仁团队在《自然》杂志上发表文章，研制成功转化效率达到28%的钙钛矿光伏薄膜，超过硅基光伏薄膜。文章最后发表时，效率提高到29%。


0 h( |; e  o, c4 j0 K9 r1 x
3 Q; z9 I2 m" mhttps://news.nju.edu.cn/xsdt/20230608/i113525.html
6 B, f5 G1 O- {* V# J' K7 `7 U- ?' q
6 O" H! c9 H. |& L+ {8 Z钙钛矿的理论极限大大高于硅基，起步较晚，但发展很快，十几年里，转化效率从3.8%提高到25%以上。全钙钛矿单层电池的理论转化效率极限为33%，全钙钛矿双结叠层转换效率可达43%，全钙钛矿三结叠层转换效率可达50%左右，远远大于晶硅电池的29.4%，25%左右是实际极限。

谭海仁团队用多层钙钛矿薄膜，上层用于吸收短波长光，下层用于吸收长波长光，中间层将上下两层连接在一起，据说这是技术关键。团队还用真空政法和溶液加工混合法，降低下层的缺陷，提高抽取电子的效率。
1 m# p5 v4 W4 M* J
谭海仁团队的钙钛矿叠层薄膜还具有长寿命的优点，在600小时连续照射下，性能下降不超过10%。这只是初始的实验室结果，进一步的长寿化可以期待。
2 l7 k% E( p$ v
钙钛矿原料成本低廉，关键元件成本只有硅基的1/20，加上外围附件，最终成本依然不到硅基光伏的一半。
  r5 w( p3 p! x& j' E9 y4 E0 i
谭海仁团队和常熟市联手，正在建设一个年产150兆瓦钙钛矿光伏的工厂，预计9月开始建厂。

1 V% u( T4 e. k+ {$ T! N4 O+ ~如果在不远的将来，钙钛矿光伏薄膜的效率达到50%级，成本依然只有硅基的一半，那相当于每瓦的成本只有硅基的1/4，这是颠覆性的！即使现在的29%，已经差不多只有1/3了，非常显著了！

在理想情况下，大太阳下光伏能大约每平方米1kW。典型电车耗电每百公里15度电。直接用太阳能边发电边开车肯定是不够用的，但要是每天通勤50公里，平均耗电7.5度，早晚通勤之间停车8小时，车顶光伏板算2平方米，效率50%，尽管不会8小时内都是大太阳，还是可能补足大部分耗电？那太阳能电车差不多成永动机了！
# B& r3 J9 _1 F9 S7 s7 ?. K8 e! n
现在电车车主已经因为充电比加油便宜得多，夸口“开电车不花钱”。用钙钛矿光伏板的话，还真是可能不要钱了！
: ~1 Q) w" c! _) X2 A9 f3 f
谭海仁团队是2022年国家自然科学基金会10大创新获奖者，这是介绍，当时效率还“只有”21.7%。

4 F$ D/ B% P9 G7 P" Jhttps://www.nsfc.gov.cn/csc/20340/20343/61197/index.html
6 l4 M8 X: o) o+ `* g3 w& V
2 i) Z) _5 D2 |: O5 b2 Y谭海仁本人简介：

( D  e( u& `2 d7 f- Xhttps://www.x-mol.com/university/faculty/63418
7 R9 `9 t9 t. _  y2 ^5 D. t
9 g* Z. ~% z: a) E' n  ~2011-2015 荷兰代尔夫特理工大学 博士
2008-2011 中国科学院半导体研究所 硕士
) U& A9 t' X9 ?6 z2004-2008 中南大学 本科

; R# ?( |9 ]& M' G工作经历
6 K3 W+ ?$ X# t% q) r/ f2018-至今 南京大学、现代工程与应用科学学院 教授、博导
9 E( }8 E+ [# d8 l4 {- S2 U% t, q, J2015 - 2018 加拿大多伦多大学、电子与计算机工程系 博士后

研究领域
长期从事新型光伏材料与器件的研究工作，包括钙钛矿太阳能电池、硅基太阳能电池及新型高效低成本叠层太阳能电池，实现了全钙钛矿叠层太阳能电池、平面型钙钛矿太阳能电池、非晶硅/微晶硅叠层太阳能电池光电转换效率的世界记录

teeger

相比硅基光伏，钙钛矿寿命还是太短
印象里隆基的钙钛矿转换效率比这个高

晨枫

teeger 发表于 2023-6-17 19:54
相比硅基光伏，钙钛矿寿命还是太短
印象里隆基的钙钛矿转换效率比这个高 ...

这是经过认证的世界最高光伏效率。
* z, O- T" j2 p  O# ?
& Y# k' V4 O7 A0 L$ O2 k5 S寿命现在确实还不行，需要继续努力。

teeger

晨枫 发表于 2023-6-18 10:18
, d+ D" v, w3 ^这是经过认证的世界最高光伏效率。
; b' I* K0 R8 k# r8 O
寿命现在确实还不行，需要继续努力。 ...

( S% a5 q/ \; ~" O/ k+ T. m隆基绿能在Intersolar Europe 2023上正式宣布，经欧洲太阳能测试机构ESTI权威认证，隆基绿能在商业级绒面CZ硅片上实现了晶硅-钙钛矿叠层电池33.5%的转换效率。

晨枫

teeger 发表于 2023-6-17 20:57
隆基绿能在Intersolar Europe 2023上正式宣布，经欧洲太阳能测试机构ESTI权威认证，隆基绿能在商业级绒面 ...

3 _$ n% J6 t( H嗯，谭海仁团队是全钙钛矿薄膜。可能应该说是世界最高光伏效率的全钙钛矿。

huma

年轻啊

testjhy

真的可以改变气候了，想想一半太阳能被转化成电能，现在的地球变暖还是个事吗？

蓦然回首

这个新闻太牛了
9 ]: `2 T8 L8 y* _

晨枫

huma 发表于 2023-6-17 23:22
年轻啊

/ b- c# ?0 l% X4 [- l; |0 N这也是我的感慨！

晨枫

testjhy 发表于 2023-6-17 23:45
: t' ?1 F; @, i" I$ @' E+ C真的可以改变气候了，想想一半太阳能被转化成电能，现在的地球变暖还是个事吗？ ...

铺得太多了，会不会地球冷化？

testjhy

晨枫 发表于 2023-6-18 14:40
铺得太多了，会不会地球冷化？

/ A% O' N/ X8 ~5 a结合您的城市光伏，至少城市热岛现象可以被消灭，一到夏天，乡下人进城避暑，

老财迷

“开电车不花钱”
---已经开油车等红灯时，在车辆引擎不能自动启停时，总想着是不是要熄火节约点油呢？
现在开电车，真是不花钱的感受

隧道

testjhy 发表于 2023-6-18 13:45
真的可以改变气候了，想想一半太阳能被转化成电能，现在的地球变暖还是个事吗？ ...

电能最终不还得是转化成热能？

小木

testjhy 发表于 2023-6-17 23:45
1 Y0 `( V6 j, G- J% g4 u6 h真的可以改变气候了，想想一半太阳能被转化成电能，现在的地球变暖还是个事吗？ ...

# R2 @% N; q/ E! o. H是，会加剧。

简言之，太阳光，如果被地面，不管是海洋、冰雪、森林、农田、沙漠还是太阳能电池板吸收了，最后基本都会变成地球上的热，先变成电的话，毕竟电储存成本比较高，会很快变成热。光合作用倒是会暂时以植物组织和糖类之类的形式暂存一些并在食物链里流转，如果有机物被埋藏起来了，那就长期存储了——当然很少太阳能有这个机会了。
# R. Z5 w$ E' ?. k/ ~  x' y; x$ y- A
而被反射掉的太阳光就不会。有多少太阳光被反射掉这个指标，一般称作反照率。

5 m7 E6 r8 r, n6 d: h地球表面面积比较大的东西里，反照率比较低的是海洋，反照率高的是云和积雪、冰川，所以冰川越融化越热，是正反馈，但是热了蒸发会强烈云会更多，是负反馈，结果就比较难评估，综合算下来目前是越来越热。。。
+ [3 ]% |" C* k. W
而太阳能电池板，多的是铺在沙漠里，沙漠相比海洋啊农田啊植被啊这些，是个高反照率的表面，而太阳能电池板，要多吸收太阳能发电嘛，是个相对低反照率的表面。
" p: h8 U+ E% C( D4 w) h$ G. t
8 u) m( p: ~7 h这样，在沙漠上铺太阳能电池板，会降低地球反照率，反射更少的阳光，吸收更多的阳光，促进地球温度升高，会加剧全球变暖。其他常铺太阳能板的地方，例如房顶上，一般也是相对高反照率的。
* @$ b/ ^1 T7 M$ c. w
3 `6 u* O1 w) Z# P6 `0 q不过，太阳能发电会减少二氧化碳排放，较少的二氧化碳会降低温室效应，也就是提高地球通过辐射向外散热的效率。把这个算上，估计总的效用，还是能给地球降温的。

晨枫

隧道 发表于 2023-6-18 07:39
9 C' G5 Z* Y, E# m6 c电能最终不还得是转化成热能？

不是，很多转化为机械能了。

晨枫

小木 发表于 2023-6-18 08:58
是，会加剧。
7 t) ]6 A$ k4 u5 H3 `3 h  c8 V
简言之，太阳光，如果被地面，不管是海洋、冰雪、森林、农田、沙漠还是太阳能电池板吸收了 ...

  ~% D% ^  q+ p2 t0 s9 `7 A9 H. B6 y不同意。要看电能里有多少最后转化为机械能和其他非热的能量形式。

隧道

晨枫 发表于 2023-6-18 23:18
不是，很多转化为机械能了。

) F( D) _' q1 m9 t机械能最终停下来也是热能，热是所有能源最终形态。
无论电能转化成其他任何形式能源，几乎最终都是热，除非把这部分能源都扔出地球。

晨枫

隧道 发表于 2023-6-18 11:50
7 A3 `/ T3 x+ i" d* P1 i6 x* k+ t机械能最终停下来也是热能，热是所有能源最终形态。
无论电能转化成其他任何形式能源，几乎最终都是热， ...

这是片面的。机械能大部分是转化为运动了，少部分才在停止作用中变成热能。

伯威

隧道 发表于 2023-6-19 01:50
机械能最终停下来也是热能，热是所有能源最终形态。
! F+ C) p: O: `/ `5 a% i无论电能转化成其他任何形式能源，几乎最终都是热， ...

同意隧道的说法，斯基这大学物理估计没学好，要有终极思维。

nukearchie

晨枫 发表于 2023-6-19 03:51
9 d# O8 o" v8 P这是片面的。机械能大部分是转化为运动了，少部分才在停止作用中变成热能。 ...

动能最终会耗散成为热能。