南京大學譚海仁團隊研製成功世界高效鈣鈦礦光伏薄膜_風聞

南京大學譚海仁團隊在《自然》雜誌上發表文章，研製成功轉化效率達到28%的鈣鈦礦光伏薄膜，超過硅基光伏薄膜。文章最後發表時，效率提高到29%。

https://news.nju.edu.cn/xsdt/20230608/i113525.html

鈣鈦礦的理論極限大大高於硅基，起步較晚，但發展很快，十幾年裏，轉化效率從3.8%提高到25%以上。全鈣鈦礦單層電池的理論轉化效率極限為33%，全鈣鈦礦雙結疊層轉換效率可達43%，全鈣鈦礦三結疊層轉換效率可達50%左右，遠遠大於晶硅電池的29.4%，25%左右是實際極限。

譚海仁團隊用多層鈣鈦礦薄膜，上層用於吸收短波長光，下層用於吸收長波長光，中間層將上下兩層連接在一起，據説這是技術關鍵。團隊還用真空政法和溶液加工混合法，降低下層的缺陷，提高抽取電子的效率。

鈣鈦礦薄膜現在有壽命問題。譚海仁團隊做到在600小時連續照射下，性能下降不超過10%。這只是初始的實驗室結果，進一步的長壽化可以期待。

鈣鈦礦原料成本低廉，關鍵元件成本只有硅基的1/20，加上外圍附件，最終成本依然不到硅基光伏的一半。

譚海仁團隊和常熟市聯手，正在建設一個年產150兆瓦鈣鈦礦光伏的工廠，預計9月開始建廠。

如果在不遠的將來，鈣鈦礦光伏薄膜的效率達到50%級，成本依然只有硅基的一半，那相當於每瓦的成本只有硅基的1/4，這是顛覆性的！即使現在的29%，已經差不多隻有1/3了，非常顯著了！

即使假定鈣鈦礦的壽命只有晶硅的一半，在同一片場地，只能建造同一片光伏。鈣鈦礦可以發更多的電，並在全週期內通過更換來保持較低的投資。實際上，基礎設施建設好之後，光換板的話，投資相對不大。

在理想情況下，大太陽下光伏能大約每平方米1kW。典型電車耗電每百公里15度電。直接用太陽能邊發電邊開車肯定是不夠用的，但要是每天通勤50公里，平均耗電7.5度，早晚通勤之間停車8小時，車頂光伏板算2平方米，效率50%，儘管不會8小時內都是大太陽，還是可能補足大部分耗電？那太陽能電車差不多成永動機了！

現在電車車主已經因為充電比加油便宜得多，誇口“開電車不花錢”。用鈣鈦礦光伏板的話，還真是可能不要錢了！

譚海仁團隊是2022年國家自然科學基金會10大創新獲獎者，這是介紹，當時效率還“只有”21.7%。

https://www.nsfc.gov.cn/csc/20340/20343/61197/index.html

譚海仁本人簡介：

https://www.x-mol.com/university/faculty/63418

2011-2015 荷蘭代爾夫特理工大學 博士

2008-2011 中國科學院半導體研究所 碩士

2004-2008 中南大學 本科

工作經歷

2018-至今 南京大學、現代工程與應用科學學院 教授、博導 

2015 - 2018 加拿大多倫多大學、電子與計算機工程系 博士後

研究領域

長期從事新型光伏材料與器件的研究工作，包括鈣鈦礦太陽能電池、硅基太陽能電池及新型高效低成本疊層太陽能電池，實現了全鈣鈦礦疊層太陽能電池、平面型鈣鈦礦太陽能電池、非晶硅/微晶硅疊層太陽能電池光電轉換效率的世界記錄

順便提一句，歐洲希望擺脱對中國光伏的依賴，要求在2025年達到某種“光伏自主”，形成30吉瓦的產能。現在約10吉瓦。當前需求約70吉瓦。中國2023年1-4月已經新增48吉瓦，預計全年可達120-140吉瓦。

歐洲的“光伏自主”其實只要求在2030年達到40%資產。2022年總的光伏裝機200吉瓦，要求2025年達到320吉瓦，2030年600吉瓦。現在歐洲只有全球光伏硅產能的11%，硅錠和晶圓的1%，光伏電池的1%，光伏組件的3%，希望在2025年分別增加到12%、4%、4%、5%。

作為對比，中國生產世界上80%的光伏硅，95%的硅錠和晶圓，75%的光伏電池，70%的光伏組件。現在光伏組件的一半出口。

在2022年新增光伏容量中，中國37%，歐盟19%，美國11%，日本7.5%，德國（從歐盟裏拉出來單算的話）6%，印度6%。

中國光伏不滿足於在硅基光伏裏“霸屏”，正在向效率更高的鈣鈦礦進軍。中國也在電化學儲能方面下世界上最大的功夫。這是另一個增長點。