初夏傍晚，衢州市衢江区有名的“乌溪流霞”网红沙滩边，华灯初上。和别处不同，这里的路灯，由不远处一幢外墙和屋顶布满钙钛矿太阳能电池的两层建筑供电，已连续5年稳定运行。
这一寻常烟火气背后，深藏着浙江企业和高校创新团队的十年求索。由杭州纤纳光电科技股份有限公司、浙江大学、浙江理工大学等首创的钙钛矿涂层革新技术，实现了平米级钙钛矿组件的稳定批量生产，推动钙钛矿技术实现了从实验室到规模化应用的跨越。这一成果已于近期发表在世界顶级科技期刊《科学》杂志上。经查证，这还是中国企业首次以独立第一作者单位在《科学》上发表研究型论文。
论文第一作者、杭州纤纳光电首席技术官颜步一博士介绍，相较于传统光伏发电，钙钛矿太阳能电池因光电转换效率更高、外形更可塑，被称为“第三代光伏”，2009年首次被尝试应用于光伏发电领域后，因性能优异、成本低廉、商业价值巨大，受到市场期待。看中这一广阔前景，2015年，学成归国的颜步一和另外两位85后海归博士，一起创办了杭州纤纳光电。
颜步一和团队做过测算：钙钛矿太阳能电池的理论转换效率可达31.9%，高于当前晶硅太阳能电池的28.19%。在浙江这样的光照环境下，每平方米钙钛矿太阳能电池一年能多发20度电，而物料成本仅为晶硅太阳能电池的一半。
然而，使用寿命短、良品率低，一度限制了其市场化步伐：在实验室研究最初阶段，钙钛矿电池使用几个月后，效率就开始明显衰减；利用传统方法进行试生产，80%的组件良品率，不适合大规模生产。
“核心问题在于现有生产工艺难以精准控制钙钛矿电池表面结晶厚度和平整度，从而影响面板的发电效率。”颜步一介绍，他和研发团队以及高校团队苦苦寻求突破点，直到受低压涡旋气流运动方式启发，提出了“三维层流风场”这一创新技术思路，并经过多年、数万次的实验测试和数据分析，最终将这一技术从设想变为现实。
这正是此次《科学》杂志刊发论文的核心：通过计算流体力学仿真优化，在生产中实现了对钙钛矿薄膜厚度的精准控制，使0.79平方米面积上的钙钛矿薄膜厚度波动小于3微米。
基于该技术，纤纳光电在衢州建造了百兆瓦钙钛矿量产线，目前组件良品率突破98.5%。同时，利用衢州智造新城的工业屋顶，建成了500千瓦级的钙钛矿商业电站，单位装机容量发电量比传统晶硅技术高29%。
当前，纤纳光电的钙钛矿组件在大规模使用中转换率达17.4%，十年后效率衰减10%以内，可基本满足光伏电站长期运营需求。“虽然从数据看，钙钛矿和晶硅太阳能电池还有差距，但让钙钛矿太阳能电池从概念产品到实现量产，我们先于全球同行做到了。”颜步一说。
扫一扫关注微信
