光伏材料又稱(chēng)太陽(yáng)能電池材料，是指能將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的材料。鈣鈦礦是目前最為先進(jìn)的一種光伏材料，光電轉(zhuǎn)換效率在短短幾年內(nèi)就由3.8%上升至22.1%，顯示出極大的應(yīng)用潛力。但其也具有晶體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，對(duì)濕度、紫外光和溫度等環(huán)境因素敏感等缺點(diǎn)。
目前鈣鈦礦太陽(yáng)能電池仍以實(shí)驗(yàn)開(kāi)發(fā)完善為主， 少有幾個(gè)國(guó)內(nèi)外的公司正在嘗試鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。成熟的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)的發(fā)展可以替代現(xiàn)有的晶硅太陽(yáng)能電池，而其特有的柔性更拓寬了電池的應(yīng)用領(lǐng)域。
國(guó)外研究進(jìn)展
隨著技術(shù)日益成熟和工藝日趨完善，商業(yè)化生產(chǎn)和技術(shù)的不斷革新交替進(jìn)行是國(guó)外對(duì)于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池市場(chǎng)推進(jìn)的主流方式。
(1)商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域
為了盡快推進(jìn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)生產(chǎn)，依托牛津大學(xué)物理學(xué)教授Henry Snaith團(tuán)隊(duì)組建的牛津光伏公司(OxfordPV)嘗試將鈣鈦礦電池和硅電池相結(jié)合，以滲透現(xiàn)有的商用晶硅太陽(yáng)能電池，將其集成到大規(guī)模硅太陽(yáng)能電池和組件生產(chǎn)中，取得先機(jī)。針對(duì)鈣鈦礦電池在商業(yè)生產(chǎn)中面臨的成本、壽命等致命性問(wèn)題，瑞士Solaronix公司做了明顯的改善。與牛津光伏公司所開(kāi)發(fā)的商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域類(lèi)似，澳大利亞GreatCell Solar公司計(jì)劃建設(shè)一個(gè)生產(chǎn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池(PSC)的示范基地。
(2)科學(xué)研究領(lǐng)域
在2016年，世界各地的眾多研究團(tuán)隊(duì)公開(kāi)了他們的實(shí)驗(yàn)進(jìn)展;自2017年來(lái)，多個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)取得了矚目的進(jìn)展。2017年9月，有報(bào)道指出，EPFL的 Michael Grtzel實(shí)驗(yàn)室的研究人員通過(guò)沉積60nm厚的CuSCN層替代成本高昂的有機(jī)空穴傳輸材料spiro-OmetaD，制備出鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò)20%;通過(guò)在CuSCN和金電極之間引入了還原氧化石墨烯薄間隔層，使得鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在60℃的全日光照條件下，在最大功率輸出點(diǎn)工作1000小時(shí)后，仍可保持95%以上的初始效率。
國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展
我國(guó)在該領(lǐng)域的進(jìn)展表明，無(wú)論是科研院校還是高新技術(shù)企業(yè)，都將鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能的提升作為研究熱點(diǎn)，并沒(méi)有明確該材料的商業(yè)開(kāi)發(fā)方向，使得我國(guó)目前的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池依然停留在科研領(lǐng)域。
(1)科學(xué)研究領(lǐng)域
2017年我國(guó)有多個(gè)實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)在該領(lǐng)域取得了突破性進(jìn)展;近年，我國(guó)研究人員在高開(kāi)路電壓、良好熱穩(wěn)定性的全無(wú)機(jī)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池上取得了突出進(jìn)展;我國(guó)科學(xué)研究人員在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率上取得了較大突破，同時(shí)積極開(kāi)發(fā)大尺寸太陽(yáng)能電池組件， 開(kāi)發(fā)新材料以?xún)?yōu)化生產(chǎn)工藝，這都為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的大規(guī)模生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
發(fā)展趨勢(shì)及建議
目前，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池仍以科學(xué)研究為主，國(guó)內(nèi)的研究與產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)幾乎與國(guó)外同步展開(kāi)，并取得了顯著進(jìn)步，甚至某些研究方向居于國(guó)際領(lǐng)先。然而，對(duì)比國(guó)內(nèi)外的發(fā)展趨勢(shì)，我們可以看到有明顯的不同，這也是我國(guó)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)較少發(fā)展較慢的主要原因。
若想未來(lái)早日實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的商業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用，我國(guó)應(yīng)從商業(yè)角度出發(fā)來(lái)研究鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
熱電材料
熱電材料是一種通過(guò)固體內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱能和電能之間相互轉(zhuǎn)換的新能源材料，在特種電源、工業(yè)余廢熱回收、局部精確控溫、航空航天和軍事等領(lǐng)域等領(lǐng)域取得廣泛的使用。
國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
目前，熱電材料已經(jīng)取得產(chǎn)業(yè)化，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)孵化出一系列專(zhuān)門(mén)從事熱電材料及其器件研究與生產(chǎn)的企業(yè)，包括美國(guó)貳陸馬洛公司(II- VIMarlow)、 德國(guó)TEC微系統(tǒng)公司(TEC Microsystems)、俄國(guó)晶體公司(Crystal)、日本松下公司等。
國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
當(dāng)前，我國(guó)在熱電材料的研究上已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。以中科院上海硅酸鹽研究所、武漢理工大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、南方科技大學(xué)等為代表的眾多高校和科研院所紛紛投入到熱電材料和器件的研究中。除熱電材料體系外，國(guó)內(nèi)在新型熱電材料的研發(fā)上也取得了豐碩的成果。但我國(guó)的熱電材料產(chǎn)業(yè)與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍具有一定的差距。
我國(guó)是熱電材料的研究和生產(chǎn)大國(guó)，但并不是熱電材料的發(fā)展強(qiáng)國(guó)，總體而言，我國(guó)熱電材料學(xué)術(shù)研究要強(qiáng)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在未來(lái)的發(fā)展中，應(yīng)加強(qiáng)熱電材料在軍事領(lǐng)域、汽車(chē)領(lǐng)域和光伏領(lǐng)域的應(yīng)用。
