钙钛矿太阳能电池突破效率极限，但发挥其潜力仍具挑战性——《华尔街日报》

作者：迪特尔·霍格2023年5月31日下午1:27（美国东部时间）|WSJ专业版德国勃兰登堡牛津光伏工厂的钙钛矿-硅叠层太阳能电池一体化生产线。图片来源：牛津光伏新兴太阳能技术有望降低欧美向可再生能源转型的能源成本，但大规模应用仍存在障碍。

太阳能电池制造商牛津光伏上周表示，其工厂创下了商用尺寸太阳能电池的转换效率纪录，将28.6%的阳光转化为电能，而传统电池的最高转换率为24%。同日，中国太阳能巨头隆基宣布其研究尺寸电池实现了31.8%的转换率。更高的效率（以太阳光子转化为瓦特的比率衡量）可降低太阳能发电成本。

作为牛津大学的衍生企业，牛津光伏与First Solar收购的Evolar及Saule科技等西方太阳能公司共同推进效率提升，这得益于名为钙钛矿的晶体矿物能增强现有硅基组件的效能。牛津光伏尚未实现商业规模的技术，是在硅太阳能电池上涂覆超薄钙钛矿层后再组装成组件。理论上，这种叠层电池效率可达43%，而纯硅电池极限仅为29%。

“硅材料已触及瓶颈，”牛津光伏公司首席技术官克里斯·凯斯表示，“这种钙钛矿材料用十年时间就实现了硅材料耗费二三十年才达到的效能。”

牛津光伏表示，其位于德国勃兰登堡的工厂正在生产平均效率达27%的电池，并预计每年提升约1个百分点。该工厂规模虽小，年产能仅100兆瓦，但具备扩展空间，公司计划2024年扩大生产。目前正与组件制造商合作获取行业认证，以期明年实现销售。

太阳能分析师指出，得益于美欧政府补贴推动的太阳能投资扩张，钙钛矿太阳能板或将在本十年内实现商业化。更高效率的组件将加速全球能源转型，因其发电所需屋顶和土地面积更少。国际能源署数据显示，为实现2050年净零排放目标，全球太阳能装机量需从2021年的885吉瓦增至2030年的5000吉瓦以上。

太阳能技术进步之际，美欧正着力提升本土产能以降低对中国依赖——当前全球多数组件由中国供应。国际能源署统计，中国占据全球超80%的太阳能板制造份额，其主导地位主要源于早期产业投资、出口导向战略及低廉劳动力成本。

牛津光伏公司勃兰登堡工厂正在生产的钙钛矿-硅叠层电池。图片来源：牛津光伏太阳能分析师表示，钙钛矿太阳能板能很好地融入西方国家正在扩建的可再生能源制造体系，但他们提醒，过去曾有多种新型太阳能技术昙花一现。尽管钙钛矿面板的初始制造成本较高，但其能以更低能源价格和更小占地面积吸引客户。

“欧美企业若仅凭成本与中国公司竞争将十分困难，因此提供更高成本但性能卓越的产品或许是个突破口，“新南威尔士大学工程学教授马丁·格林表示。

但他同时指出，中国也在研发同类技术，且钙钛矿的耐久性担忧阻碍了其商业化进程。 制造商需证明其面板能达到25-30年行业标准寿命，而格林指出测试显示该电池数月内就会快速衰减。

牛津光伏首席技术官克里斯·凯斯在公司勃兰登堡基地手持钙钛矿叠层电池。图片来源：牛津光伏对此牛津光伏凯斯回应称，公司设计的电池寿命已达到或超过25年，这通过户外全尺寸组件三年多的实测及长期稳定性预测验证。在等待认证期间，他表示公司已在行业会议分享数据，并正与弗劳恩霍夫太阳能系统研究所合作开发叠层技术测试标准——因目前行业尚未确立统一规范。

“关于降解问题的讨论由来已久，可追溯至钙钛矿太阳能技术的早期阶段，”凯斯表示。

可再生能源巨头Iberdrola全球技术与风险投资负责人迭戈·迪亚兹指出，钙钛矿技术虽令人瞩目，但需对其耐久性和可靠性进行更多研究，才能为公用事业规模太阳能电站的应用铺平道路。即便不考虑钙钛矿，他表示从现在到2030年间，太阳能行业发电成本预计将降低30%，这主要得益于主流硅材料每年约0.5个百分点的效率提升。

“太阳能已具备竞争力，无论该技术能否实现商业化，其竞争力都将继续增强，”迪亚兹强调。

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