我们都知道,“双碳”目标是重大战略决策。发展清洁低成本的太阳能光伏发电,是促进产业绿色化的重要方式,是实现“双碳”目标的技术保障。我的研究关注钙钛矿光伏叠层电池技术的突破,钙钛矿比传统晶硅太阳能电池有更高的光电转化效率;叠层光伏技术比传统的单层光伏电池有更好的灵活性和适应性。
在光伏电池的众多技术指标中,光电转化效率格外重要。一般来说,安装光伏电子板的成本是固定的,同样面积的光伏板如果能够输出更多的电,那每一度电的成本就降低了。只有成本降低,光伏技术才有可能走进千家万户,才有可能在能源市场上与化石能源进一步“分庭抗礼”。
四年前,钙钛矿叠层光伏电池做到24.2%的光电转化率并不容易。我研究的叠层光伏技术,可不像把两张白纸叠放在一起那么简单。要知道,将两层只有几百纳米的材料通过互连层叠加在一起,是个艰难的课题,只有叠加得更精确,我们才能得到更高的转化率。
打个比方,画油画时,通常需要等待第一层颜料干燥并形成稳定的膜,才能在这一层上继续绘画。而互连层,就相当于那层“膜”,如果没有它,两层钙钛矿就会互相溶解。互连层与两层材料怎样叠加才能使电池光电转化率更高?为了找到这个问题的最优解,那段时间,我每天三分之二的时间都“泡”在实验室,带着近20人的团队花了整整一年多时间,终于初步实现了薄薄两层钙钛矿叠加,其间我也记不清失败了多少次。
2020年,24.2%的转化率获得了国际权威机构的认证。我和团队成员们一鼓作气,趁热打铁。在接下来的四年里,26.4%、28%、29.1%、30.1%……实验数据不断刷新着世界纪录。到现在,我和团队共有七项叠层电池的世界纪录被收录,其中有五项是对自己成果的超越。
不断刷新转化效率的同时,我并没有忘记我的初心是希望光伏技术能在更多场景中使用,真正走进千家万户。2023年,我们主导建设的全球首条全钙钛矿叠层光伏组件研发线正式投产;2024年1月,完全自主设计、设备构成实现100%国产化的150MW钙钛矿光伏组件项目投入量产。未来,我还要努力让钙钛矿太阳能电池可以在建筑光伏、电动汽车(汽车行业分析报告)、可穿戴设备、空间探索甚至地面光伏电站上获得广泛的应用。每当想到这里,我总觉得时间不够用,“追光”路上,还有很多事情等着我去做。