光伏没了政府补贴，钙钛矿太阳能电池或将异军突起_产品_新闻

当前，使用化石燃料发电所带来的环境负担以及资源储存量锐减，使得化石燃料无法可持续发展以满足社会发展过程中不断飙升的能源需求。在过去的几十年里，太阳能一直被认为是最具前景的可再生能源之一。然而，尽管光伏（PVs）应用有巨大的潜力和令人难以置信的技术进步，却只占全球能源消耗的很小的比例（<2%）。太阳能电池的广泛部署，受到了巨大的财政需求和与可再生能源技术相关的间歇性挑战的阻碍。与使用化石燃料相比，基于光伏发电的发电成本要高出好几倍，而且它的竞争力严重依赖于政府的政策和补贴。光伏产业的主要份额（90%）由硅基太阳能电池主导，这一技术本身就具有很高的制造和安装成本。虽然基于经验预测曲线来看，硅光伏成本在未来预计将不断降低，但其固有的技术局限性，如光吸收（间接带隙）、材料需求（高纯度和高温处理）和形式（笨重和刚性模块），都限制了硅光伏产业的模块效率和系统成本。因此，只有可持续的无补贴市场模式，才可能使太阳能电池无处不在，而开发具有更高效率潜力和更容易制造的替代技术就显得至关重要。

钙钛矿太阳能电池是一种潜在的、变革性的光伏技术。它使用廉价且容易加工的有机-无机杂化的钙钛矿半导体作为光吸收材料，其电池器件囊括了当前各类光伏技术的优势（如下图所示）

1）效率高，其高效率可与晶硅光伏媲美；

2）质轻和柔性，质量轻和柔性的特点可比拟GaAs、CdTe和CIGS无机薄膜太阳能电池。

3）低温溶液可加工性和颜色可调性。与有机、染料敏化和量子点薄膜太阳能电池一样，钙钛矿太阳能电池具有溶液可加工性、成本低，且其颜色具有可调性，因此，可制备半透明的钙钛矿太阳能电池。

钙钛矿太阳能电池与其他薄膜太阳能电池相比，其光电性能（如光吸收系数，能量损失，电学性质，和质量功率）和对环境影响（寿命周期评估）如下图所示。过去6年，大规模的研究工作已经导致了钙钛矿太阳能电池的空前发展，而实验室规模的器件性能也给人留下深刻印象。在这个关键时刻，钙钛矿太阳能电池的耐久性问题是商业化道路上的关键障碍，而这些问题已经成为该领域研究的主要焦点。学术界和工业界正竭诚合作，为解决大规模模块的相关挑战。在短期内，由于其成本低且能源回报时间短（EPBT），钙钛矿太阳能电池将以短寿命产品的形态进入光伏市场，用于离网的利基应用（便携式和可穿戴设备在电子、航空、军事和医药等领域）。从长远来看，随着稳定性问题的解决，钙钛矿太阳能电池最终将加入其他的并网光伏技术，用于太瓦级规模的光伏部署。

有机-无机杂化钙钛矿:材料层面上挑战

尽管有机-无机杂化钙钛矿的结构-特性-加工-性能特征具有很大的吸引力（如下图所示），但某些固有的材料依然是其面临的挑战。有机-无机杂化钙钛矿的缺陷容忍度较高，但由于点缺陷和扩展缺陷，如晶界、界面和表面的无序，导致了多晶的钙钛矿薄膜具有不可忽略的陷阱密度。而且，缺陷密度与薄膜面积成正比，薄膜面积越大，缺陷密度会越大。这些缺陷具有电子活性，可使电荷载流子在传输过程中发生非辐射复合。有机-无机杂化钙钛矿材料的软离子性质，会导致活化能较低，晶格容易变形，从而发生固有点缺陷和外在缺陷的迁移。因此，在太阳能电池工作条件下，动态离子的迁移就会引发电流-电压（I-V）迟滞不稳定，使器件衰减严重。此外，有机阳离子的挥发性和极性也会导致钙钛矿在水汽或加热情况下迅速降解。有机-无机杂化钙钛矿的这些固有缺陷，严重限制其电池器件性能和耐用性，学者们对这些挑战也一直在努力地寻求解决办法。

效率、稳定性、可伸缩性和成本是钙钛矿太阳能电池开发的关键，也是其成功实现从实验室到工业转变的关键所在。自从钙钛矿太阳能电池领域研究开始以来，提高器件的效率和稳定性一直是其主要的研究焦点。在过去的两年中，越来越多研究人员致力于解决可伸缩性挑战和降低电池成本。对钙钛矿太阳能电池的开发可以大致分为三个方面：器件、界面和钙钛矿工程。下图描述了钙钛矿太阳能电池领域在这三个方面的发展，并在时间轴上总结了关键事件时间点。研究人员从多个维度如材料的特性、理论计算和实验研究，使人们更好地理解了钙钛矿太阳能电池发展的根本问题，并开发了许多克服这些问题的创新方法。