能源大国的电荒：谁在大口“吃电”？伊朗又如何打破困局？

潮新闻(xīnwén) 记者 胡静漪 通讯员 罗漪 江欣 下一代光伏(guāngfú)，加速研发进程。 近日，白马湖(báimǎhú)实验室联合苏州大学与新南威尔士大学，在(zài)钙钛矿太阳能电池领域取得重大突破—— 0.1平方厘米小面积电池效率高达27.3%，1平方厘米大面积电池效率达到26.9%，同时刷新两项世界纪录(shìjièjìlù)，相关成果收录在5月(yuè)26日(rì)发布的最新版《太阳能电池效率表》中。 据介绍，《太阳能电池效率表》由“太阳能之父”马丁(mǎdīng)·格林教授主持编制(biānzhì)，自1993年1月起，每六个月发布一次，刊登(kāndēng)在国际权威杂志《Progress in Photovoltaics（光伏的(de)进展）》上。 这是对太阳能电池(diànchí)最先进水平的权威总结，确保全球光伏研究(yánjiū)的可比性与可重复性。 《太阳能电池效率表》截图。受访者 供图(gōngtú) 《太阳能电池效率表》截图(jiétú)。受访者 供图 光伏的运作机制(jīzhì)，就是把光能转换成电能。 如果在相同光照条件下，单位面积的光伏(guāngfú)电池(diànchí)能产生更多电能，就能节约光伏板的面积，拓展(tuòzhǎn)丰富的应用场景(chǎngjǐng)；更重要的是，度电生产成本下降，将让光伏相比煤电、风电等能源更具竞争力，吸引更多投资客入场。 在光伏领域，要数晶硅(jīngguī)太阳能电池技术最成熟，它(tā)的光电(guāngdiàn)转换效率，从理论极限来看约为29.4%（可理解为把100份光转换为29.4份电）。目前，市场上大多数晶硅组件效率在24%左右。 而钙钛矿电池的理论极限效率超过31%，在推动光伏产业提效降本方面有(yǒu)革命性的意义。不过，目前大规模商业化还有一定距离(jùlí)。 眼下，钙钛矿电池(diànchí)被业界看作(kànzuò)下一代光伏技术，寄予厚望。大批科研机构、高新企业，都在角逐提升转换效率。在这次的(de)《太阳能电池效率表(biǎo)》中，钙钛矿相关的电池效率纪录，占到全部效率纪录的15%，发展势头十足。 成立于2022年的(de)白马湖实验室是浙江十大(shídà)省实验室之一，聚焦能源(néngyuán)与碳中和领域培育新质生产力，围绕太阳能转换与催化、零碳能源转化与存储、能源低碳转化与多能互补等三大研究(yánjiū)集群开展一系列科研项目，从去年1月组建钙钛矿太阳能电池技术团队。 研究团队在白马湖实验室工作。受访者 供图(gōngtú) 这不是他们首次刷新世界纪录，去年12月，联合团队研发的小面积单结(dānjié)钙钛矿电池，认证稳态(wěntài)转换效率达26.81%，曾(céng)首次刷新世界纪录。 其中，制备(zhìbèi)高质量钙钛矿(gàitàikuàng)薄膜是实现高效电池的关键因素。团队负责人彭军(péngjūn)打了个比方，多晶钙钛矿就像一堆散乱的石头，电荷在其中传输，就像人在走路时遇到障碍，影响电池的光电转换效率。 团队通过创新材料研发和结构设计，开发准单晶钙钛矿成膜和界面钝化等(děng)新技术，让这些“石头”有序排列，并减少晶体内部缺陷，让性能(xìngnéng)更加稳定，使电池的(de)光电转换效率成功提升0.1%。 这半年来，团队进一步(jìnyíbù)挖掘技术潜力。 在钙钛矿太阳能电池的(de)研发赛道上，0.1平方厘米和1平方厘米宛如两座关键技术高峰，前者是探索材料性能极限的“试金石”；后者(hòuzhě)是连接实验室(shíyànshì)和生产线的“桥梁”，其转换效率是衡量技术工业化可行性的核心(héxīn)指标。 一般来说(yìbānláishuō)，扩大(kuòdà)钙钛矿电池的面积，就会导致效率大幅下滑(xiàhuá)。“就像往面包上抹酱料，小片(piàn)方便抹匀，而大片容易边缘淡、中间咸。大面积的钙钛矿电池也一样，材料分布不均，缺陷就会增加。”彭军打了个比方。 为了找到“精准烹调(pēngtiáo)”的办法，研究人员百般尝试，开发了数十种原材料，找出最优的钙钛矿沉积方案。这样形成的钙钛矿薄膜，更均匀、更稳定，零部件间的接触界面也(yě)更“丝滑”，最终实现效率(xiàolǜ)的新(xīn)突破。 白马湖实验室总部基地(jīdì)效果图。受访者 供图 与此同时，把晶硅(jīngguī)和钙钛矿串联起来，形成性能互补，理论极限效率还能更高，可达43%。团队已将(jiāng)相关技术应用于钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池(diànchí)的研发，大幅提升叠层电池效率。钙钛矿叠层技术也是目前(mùqián)提升光伏性能最有前景的技术路线之一。 现在，研究成果离产业化更近了，还有很多痛点要解决(jiějué)。 比如，在室外经历寒冬(hándōng)酷暑，电池耐(nài)不耐受？面积继续扩大，怎么提升工艺？从基础研究到中试、再到产业落地，“三步跳”并不简单。 要培育新产业，政策引导、资本赋能和标准制定，缺一不可。“实验室由浙能集团牵头，联合浙江大学、西湖大学共建，我们有天然的机制(jīzhì)优势。”白马湖实验室党委委员孙士恩说，实验室正在积极筹划孵化子公司，推进钙钛矿太阳能(tàiyángnéng)电池(diànchí)(diànchí)中试(zhōngshì)扩大生产，打通从实验室到产业化的“最后一公里”，让钙钛矿电池真正走进光伏电站。 此外，在《太阳能电池(diànchí)效率表(biǎo)》上，还有隆基绿能、天合光能、仁烁光能、极电光能等其他中国企业。其中，浙江企业纤纳光电的钙钛矿小组件(jiàn)全面积稳态效率达到23.9%，这是(shì)该企业自2017年以来第13次登榜。 纤纳钙钛矿小组(xiǎozǔ)件。图源：纤纳光电公众号 钙钛矿(gàitàikuàng)电池是核心发电单元(dānyuán)，决定了性能上限。而组件是由多个电池集成并封装的发电模块，属于应用形态。当前(dāngqián)产业化都处于初期，两者协同推动光伏产业的革新。 此次，纤纳(xiānnà)光电应用自主研发的“冻晶”技术(jìshù)结晶工艺，可以在微观层面构建出陡峭的温度梯度，精准钝化钙钛矿表面的缺陷，同样打通表面缺陷制约效率(xiàolǜ)提升(tíshēng)的堵点，为生产平米级的钙钛矿组件提供技术支持。 作为国内首批(shǒupī)专注钙钛矿光伏技术(jìshù)和产业化的企业，纤纳光电一路穿越(chuānyuè)“无人区(wúrénqū)”，已经拥有超350项完全自主的知识产权专利，从效率、稳定性、量产良率三方面，推进平米级钙钛矿组件产业化，探索产业路径和发展方向。