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鈣鈦礦太陽電池商用化可期?
 

【CTIMES/SmartAuto 籃貫銘 報導】   2020年02月27日 星期四

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鈣鈦礦太陽電池(Perovskite)究竟何時可商用化是業界感興趣的話題,光電協進會(PIDA)表示,過去幾年來,鈣鈦礦似乎已經處於商業化的邊緣。有廠商已經投入不少資金來開發此項技術,而且對此材料有興趣的研究單位似乎層出不窮, 不過業界仍然對此技術保持警惕, 並且他們有充分的理由。

PIDA指出,麻省理工學院科學家發表的一篇論文採用了技術與經濟的方法來分析鈣鈦礦的市場機會。這項發表在Joule上的研究,名為「製造鈣鈦礦太陽電池的可行經濟模式(Economically Sustainable Growth of Perovskite Photovoltaics Manufacturing) 」,計算出需要投資 10 億美元才能讓鈣鈦礦模組達到 0.40 美元/瓦的製造成本, 但是與現行的矽基太陽電池相比, 這個價位仍難以望其項背。

該篇報告中指出,「以最大的工廠模型(1 GW/年)來看,必須以 0 .72/W 美元的價格出售才不致虧損,但這個價格大約是目前並網的住宅、商用和公用事業太陽能市場中模組價格的兩倍。」

考慮到這一高昂的投資成本, 麻省理工學院的研究人員提出了替代技術的途徑。他們利用「roll to roll」製造技術建立模型, 並指出某些所需的材料( 特別是氧化銦錫薄膜和未明確指出的阻隔箔)成本很高。

如果採用該模型可以發現,當材料成本減少到模型假設的 70%, 那麼 roll to roll 的鈣鈦礦生產線可以 202 MW 的規模盈利, 初期投資僅為 4000 萬美元。對於現有的大型太陽電池製造商而言, 這是合理的價值,因為它可以增加鈣鈦礦生產線並增加其現有產能。但是報告中也提到, 投資有賺有賠, 該考慮的風險還是不可忽略, 像是技術本身是否已獲得驗證, 還有法規方面的問題。

研究人員認為不妨從利基市場著手, 因為在利基市場上, 比較能接受略高的每瓦特成本,例如與建築物或車輛整合的太陽電池,或使用在「物聯網」應用中。為了降低風險, 麻省理工學院的專家也建議初始投資成本可低至 100 萬美元。

相對於麻省理工學院的保守估計, 各方研究單位仍然使出渾身解數,希望在鈣鈦礦太陽電池競賽中取得一席之地。像是沙烏地阿拉伯的研究人員發表一種效率為 22.3 % 的新鈣鈦礦太陽電池,據稱具有改良的結構和光電特性,以及強化的載子遷移率和擴散長度。該單位使用一種新的鈍化技術來降低電壓損耗, 因而得以達到此一紀錄。

中國西安交通大學的研究人員也已開發了一種基於多陽離子鉛-混合鹵化物鈣鈦礦( multiple- cation lead mixed-halide perovskite,MLMP)的太陽電池,他們聲稱與基於單鹵化物鈣鈦礦的太陽電池相比, 具有更強的耐濕性。

中國的科學家使用含氟的路易斯酸處理技術開發出鈣鈦礦太陽電池,據說該電池在相對濕度為 75%和 85% 的情況下放置 14 天後, 可以保持其初始效率的 63%至 80%。

關鍵字: 太陽能  PIDA 
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