图为实验人员正在制造印刷介观钙钛矿太阳能电池。
图为印刷介观钙钛矿太阳能电池。
【序言】
见过屋顶上的太阳能,见过地面上的光伏板,你可见过可直接印刷在玻璃上的太阳能电池?
近日,华中科技大学印刷介观太阳能电池材料与器件团队自主研发出的新型太阳能电池正在积极准备量产,这种电池不仅可以印刷,每峰瓦成本还仅为传统太阳能电池的1/5。一旦这种新型太阳能电池实现量产,将为大规模低成本太阳能发电探出新路。
接下来,就跟着记者一起,走进鄂州市东湖高新科技创意城,听听这位新朋友的自我介绍吧!
钙钛矿,其实不含钙也不含钛
我的名字叫印刷介观钙钛矿太阳能电池,可是我不含钙,也不含钛。
钙钛矿的名字其实是以一位俄罗斯科学家命名的。1839年,俄罗斯矿物学家列夫·波洛夫斯基在俄罗斯乌拉尔山脉发现了钙钛矿。人们就以他的名字命名了钙钛矿,最初单指钛酸钙(CaTiO3)这种矿物,后来把结构与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。
这种物质可以产生许多神奇的小魔法。比如说,将其用到太阳能电池中,就可以变成光电转换效率更高的我。
想要了解我如何施展魔法,就要先了解太阳能电池如何工作。
太阳光入射到电池活性层后随即被吸收,产生电子空穴对。电子空穴对分离后,输运到电极形成回路。因此,只要有光,就能源源不断地产生电能了。
晶硅、薄膜等传统太阳能电池,光子捕获和电荷输运的过程是在同一个半导体材料中完成的;而在我的内部,华科大团队把钙钛矿放在三层介孔膜(具有纳米结构的多孔膜)里面,负责光子的捕获;而另外一种半导体材料“专职”传输电子,它们各司其职,工作起来心无旁骛,我的效率自然就高啦!目前,我这种新型太阳能电池在华科大团队已经获得超过16%的光电转换效率。
2008年开始,华科大团队一直对我进行细致深入地研究。直到2013年获得突破,2014年《科学》(Science)第345期刊发了研究论文《一种具有高稳定性的无空穴传输材料可全印刷介观钙钛矿太阳能电池》。这也是中国首次在《科学》杂志上发表的光伏类论文,至今引用次数已超过1000次。
可印刷,成本仅为传统电池的1/5
在我之前,世界上主要有3种类型的太阳能电池,它们的转化效率都比较高,但造价也较高。
最“高贵”的是多结太阳能电池。这种电池用于卫星、无人机等,光电转换效率高达46%,造价昂贵。
最常见的是晶硅太阳能电池。用它做成的光伏发电面板随处可见,光电转换效率约在18%,每平方米造价为500元至700元。
第三种是薄膜太阳能电池。摩拜单车车篓底部采用的,就是这种电池。它的特点是薄,厚度为晶硅电池的1/10,转换效率约为10%—12%。
太阳能电池造价居高不下,是光伏发电推广难的一个主要原因。现在市面上推出的一种分布式薄膜太阳能产品“汉瓦”,可直接铺在屋顶上,其定价为1390元/平方米。
如果是用上我,成本比上述3种低得多,每平米预计成本将低至100元。
成本为啥能降下来?这与制作工艺有关。
首先,工程师用溶液把钙钛矿身上的有机物和无机物溶化,调配成一种特殊的“墨水”,然后,将“墨水”均匀地刷到导电玻璃上,印刷三到四次后进行沉积,最后封装。我就新鲜出炉啦!
由于材料便宜,工艺简单,成品价格就降下来了。
已经过1万小时持续光照实验,结果极其鼓舞人心
价格低,稳定性好不好呢?这点可以放心,我已经过了1万小时的持续光照实验,意味着至少工作10年后我还是“新”的。至于我能否工作25年甚至更长时间,则还需要科学家对我进一步评估。
我的出色表现,在国际上还引起了非常大的关注。2015年,英国皇家化学会会士、《自然》2013年度十大科学人物之一H.J.Snaith教授评价说:“结果是‘极其鼓舞人心的’,改变了人们对钙钛矿太阳能电池‘本质上不稳定’的看法。”
因为我出生在武汉,国际专家又把我称为“武汉电池”或“汉电池”。“主人”已为我申请了15项国家发明专利,7项国际专利,目前11项国家发明专利、1项美国、1项日本专利已获得授权。
看好我的应用前景,鄂州市昌达资产经营公司已经给我投资,并成立了湖北万度光能有限责任公司,支持华科大团队把我做得更好。
不过,我暂时还有一些难关需要攻克。现在,我的尺寸可以达到60厘米×60厘米,但这个尺寸还需要更大。今年年底,“主人”将建设一个万瓦级的示范性系统,让我经受更多更大的考验。不久的将来,或许我可以印刷在摩天大楼的外墙和玻璃上,给大家提供电能呢!
能否成功量产,请大家拭目以待吧!文/图 记者 廖志慧 通讯员 荣耀光
延伸閱讀: 湖北万度光能有限责任公司 http://wondersolar.cn
可印刷钙钛矿太阳能电池制备流程示意图 Source: http://wondersolar.cn/col.jsp?id=103
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一块普通的导电玻璃,用丝网印刷技术,分三层刷上二氧化钛、二氧化锆和黑色的碳电极,再填充一些钙钛矿材料,就能在家里发电了。
“印刷太阳能”,让太阳的光能瞬间转化成电能,且比传统太阳能转化方式更高效、更便宜。
该成果的发明者、武汉光电国家实验室教授韩宏伟介绍,太阳能电池已经历几十年发展,从硅电池、薄膜电池,到现在的第三代钙钛矿技术。钙钛矿是一种陶瓷氧化物,有很好的半导体光电效应。无论在材料还是制备工艺上,“印刷太阳能”的成本都远低于使用硅材料或薄膜材料。 目前,该技术正由湖北万度光能有限责任公司在鄂州转化。该公司副总经理荣耀光算了一笔账:一块太阳能硅电池,转化效率不到18%。以每平方米180瓦发电量测算,50平方米电池板铺设成本得2万块钱,相当于一个家庭10年的电费,对普通老百姓并不划算。
而同等面积的“印刷太阳能”电池板,每天能产生25度电,铺设成本仅需要4000块钱,是前者成本的1/5。
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------染料敏化太阳能电池之父Michael Gratzel教授到我公司座谈
轉載自: http://wondersolar.cn/nd.jsp?id=7#_np=104_407
(转自鄂州党建网)2017年04月01日,市委书记李兵在梧桐湖新区与瑞士洛桑联邦理工学院教授格兰泽尔(Michael
Graetzel)座谈,就湖北万度光能有限责任公司目前的发展及未来规划展开讨论。双方表示,要继续携手合作,推进万度光能钙钛矿太阳能电池项目建设发展。
香港中文大学教授许建斌,湖北万度光能有限责任公司总经理韩宏伟,市委常委、组织部长何文,副市长程少云参加座谈。
格兰泽尔教授现担任瑞士洛桑联邦理工学院教授,是染料敏化太阳能电池和介观太阳能电池的发明人,是钙钛矿太阳能电池领域的国际知名专家。2010年,格兰泽尔决定在华中科技大学成立格兰泽尔介观太阳能电池研究中心。2016年5月,华科大韩宏伟博士在梧桐湖新区成立湖北万度光能有限责任公司,主要研究项目为可印刷钙钛矿太阳能电池。该电池中的各层材料均可采用溶液法与丝网印刷技术制得,不仅原材料成本低廉,制作工序简单,重复性良好,而且易于扩大生产,具有良好的产业化前景和市场竞争优势,被视为新一代太阳能电池技术中的杰出代表。
李兵对格兰泽尔的到来表示欢迎,希望格兰泽尔教授在梧桐湖生态科学城走一走,给予工作上的指导。鄂州之所以以政府主导企业投资的方式支持钙钛矿太阳能电池技术,源于对更高效率、更低成本新型太阳能技术的应用,这是政府的责任。希望格兰泽尔教授给予韩宏伟博士及其团队以更多的支持和指导。鄂州承诺继续大力支持钙钛矿电池项目建设发展,把这项技术变成大众的福利,双方在这条路上携起手来,继续前进。
格兰泽尔说,很开心来到鄂州,感谢鄂州市委、市政府对创新性实验和创新型公司的资助。作为介观太阳能电池发明人,保证钙钛矿电池比多晶硅电池要便宜很多。我与韩宏伟博士从一开始就有很好的合作,无论在学术上还是在项目建设上我会继续支持韩宏伟博士。韩宏伟博士在钙钛矿电池研究上有很多经验,万度光能公司有很多优秀人才,还有鄂州市委、市政府的大力资助,我们一起把项目做成功。(熊孝平鄂州日报2017-04-01)
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万度光能戴佳坤:产品成本低易于扩大生产设备应用范围广泛
2017-12-21 轉載自: http://www.p5w.net/kuaixun/201712/t20171221_2048813.htm
全景网12月21日讯 鄂州科技型企业走进深交所专场路演12月20日在深圳举行,湖北万度光能有限责任公司副总经理戴佳坤在路演活动后接受了全景网专访。
戴佳坤表示,此次活动,公司来到深交所学习到很多先进的管理经验,同时又可以把内地的高新技术向他们推广,有利于公司竞争力的上升和未来的发展。
湖北万度光能有限责任公司路演中
据了解,湖北万度光能有限责任公司主要从事新型太阳能电池方面的研发及生产。公司的核心目标是在廉价条件下获得高效稳定的太阳能电池技术,为实现平价太阳能电池发电提供新的途径。
目前,公司主要的研究项目为可印刷钙钛矿太阳能电池,该电池中的各层材料均可采用溶液法与丝网印刷技术制得,不仅原材料成本低廉,制作工序简单,重复性良好,而且易于扩大生产,具有良好的产业化前景和市场竞争优势,被视为新一代太阳能电池技术中的杰出代表。
此次路演活动,万度光能拟为可印刷介观钙钛矿太阳能电池项目融资5000万元。戴佳坤介绍,万度光能为新能源新材料公司,其优势在于产品具有自主知识产权、公司拥有独立的研发团队,产品具备环保、低能耗、投资少、产业链短等突出优点,其设备应用范围极其广泛。
“待年底万瓦级示范电站建成后,再确定生产。”戴佳坤表示,公司产品面向广大老百姓、广大普通农户,具备广阔的市场前景。(全景网)
全景网12月21日讯 鄂州科技型企业走进深交所专场路演12月20日在深圳举行,湖北万度光能有限责任公司副总经理戴佳坤在路演活动后接受了全景网专访。
戴佳坤表示,此次活动,公司来到深交所学习到很多先进的管理经验,同时又可以把内地的高新技术向他们推广,有利于公司竞争力的上升和未来的发展。
湖北万度光能有限责任公司路演中
据了解,湖北万度光能有限责任公司主要从事新型太阳能电池方面的研发及生产。公司的核心目标是在廉价条件下获得高效稳定的太阳能电池技术,为实现平价太阳能电池发电提供新的途径。
目前,公司主要的研究项目为可印刷钙钛矿太阳能电池,该电池中的各层材料均可采用溶液法与丝网印刷技术制得,不仅原材料成本低廉,制作工序简单,重复性良好,而且易于扩大生产,具有良好的产业化前景和市场竞争优势,被视为新一代太阳能电池技术中的杰出代表。
此次路演活动,万度光能拟为可印刷介观钙钛矿太阳能电池项目融资5000万元。戴佳坤介绍,万度光能为新能源新材料公司,其优势在于产品具有自主知识产权、公司拥有独立的研发团队,产品具备环保、低能耗、投资少、产业链短等突出优点,其设备应用范围极其广泛。
“待年底万瓦级示范电站建成后,再确定生产。”戴佳坤表示,公司产品面向广大老百姓、广大普通农户,具备广阔的市场前景。(全景网)
戴佳坤接受全景网专访
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范斌,国家千人计划专家(创业类),1981年10月生,2000-2006就读于清华大学化学系,2010年在瑞士EPFL获得博士学位,同年创办厦门惟华光能有限公司。2016年,惟华光能被协鑫集团并购,并成立苏州协鑫纳米科技有限公司。协鑫纳米现已在苏州建成一条10MW钙钛矿组件试验生产线,是全球范围内完成度最高的钙钛矿组件中试设备。
圖文轉載自: http://www.cailiao-meeting.com/product_content.asp?bh=1&sh=&id=1407
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范斌,国家千人计划专家(创业类),1981年10月生,2000-2006就读于清华大学化学系,2010年在瑞士EPFL获得博士学位,同年创办厦门惟华光能有限公司。2016年,惟华光能被协鑫集团并购,并成立苏州协鑫纳米科技有限公司。协鑫纳米现已在苏州建成一条10MW钙钛矿组件试验生产线,是全球范围内完成度最高的钙钛矿组件中试设备。
圖文轉載自: http://www.cailiao-meeting.com/product_content.asp?bh=1&sh=&id=1407
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