想象一下，新能源汽車覆蓋一層輕薄的發(fā)電材料，就能在陽(yáng)光下“邊行駛邊充電”；大樓表面披上太陽(yáng)能“外衣”，即可為樓宇提供綠色電力；衣物上附著柔軟的光伏貼片，手機(jī)等設(shè)備便有了“移動(dòng)電源”……在中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)春應(yīng)化所），這些充滿未來(lái)感的新能源應(yīng)用場(chǎng)景，正加速走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。
在實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)春應(yīng)化所秦川江研究員向記者展示了一塊橘黃色半透明的“玻璃”。觸手輕盈，質(zhì)地光滑，卻非玻璃材質(zhì)——這正是他們研發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板。
“相較于傳統(tǒng)晶體硅，它可以制成全透明、半透明或各種顏色，產(chǎn)業(yè)化后可直接用作‘發(fā)電玻璃窗’。”秦川江解釋道，這意味著未來(lái)的建筑窗戶，既能透光，又能發(fā)電，還可作為彩色幕墻鋪貼于樓宇表面。
更令人驚嘆的是其輕薄與柔性。秦川江輕松彎折另一塊僅幾毫米厚的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板，展示其出色的延展性。“它能完美貼合任意曲面。未來(lái)應(yīng)用于新能源汽車表面，可為車輛提供可觀的額外續(xù)航里程。”
并且，鈣鈦礦電池在室內(nèi)弱光條件下仍能有效發(fā)電，這使得它可以為室內(nèi)自動(dòng)照明、人機(jī)交互傳感器等設(shè)備供電，應(yīng)用場(chǎng)景極為廣闊。
當(dāng)前光伏發(fā)電的主流技術(shù)——晶體硅太陽(yáng)能電池雖效率高、技術(shù)成熟，卻存在制造成本高、組件厚重易碎、高溫性能衰減等不足。
鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，以其高效率、低成本及可溶液加工等優(yōu)勢(shì)，被視為下一代光伏技術(shù)的核心方向。
“在量產(chǎn)階段，鈣鈦礦的材料與工藝成本將顯著低于晶體硅。”秦川江介紹，鈣鈦礦的制造無(wú)需晶體硅上千攝氏度高溫的復(fù)雜工藝，其低溫溶液涂布方式像“攤煎餅”一樣，更為簡(jiǎn)便節(jié)能。
但一直以來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還面臨關(guān)鍵技術(shù)瓶頸：電池內(nèi)部的有機(jī)自組裝分子載流子傳輸能力不足、化學(xué)穩(wěn)定性差，且大面積均勻成膜技術(shù)尚未成熟，嚴(yán)重限制了組件性能提升。
針對(duì)這一難題，長(zhǎng)春應(yīng)化所秦川江、王利祥研究團(tuán)隊(duì)成功自主研發(fā)出“開(kāi)殼雙自由基自組裝分子”材料。“新材料通過(guò)分子自組裝技術(shù)，能形成高度均勻的薄膜結(jié)構(gòu)，從根本上避免了傳統(tǒng)材料無(wú)序堆疊導(dǎo)致的密度損失。”秦川江表示，依靠新材料制造的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池效率達(dá)到了世界先進(jìn)水平，小面積器件實(shí)現(xiàn)了26.3%的光電轉(zhuǎn)換效率，微組件效率達(dá)到23.6%，鈣鈦礦-晶硅疊層電池效率突破34.2%。
近十年來(lái)，鈣鈦礦光伏已成為學(xué)界研究熱點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)界關(guān)注的關(guān)鍵方向。目前，隆基綠能等數(shù)十家國(guó)內(nèi)企業(yè)正加速布局鈣鈦礦技術(shù)。
“該技術(shù)已處于光伏領(lǐng)域領(lǐng)先水平，并具備了量產(chǎn)條件。”秦川江自信地表示，“更為重要的是，我們實(shí)驗(yàn)室所用的關(guān)鍵設(shè)備均為國(guó)產(chǎn)，不僅不存在‘卡脖子’風(fēng)險(xiǎn)，更在核心材料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了自主可控。”
科技創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合的關(guān)鍵，在于推動(dòng)科研成果走出實(shí)驗(yàn)室，轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。“成果一經(jīng)發(fā)表，已吸引多家企業(yè)尋求合作。”但秦川江希望在吉林這片熱土上將科研成果落地轉(zhuǎn)化。“目前，我們已成功吸引蘇州鴻正智能科技等上下游4家配套企業(yè)在長(zhǎng)春建廠投產(chǎn)。下一步，我們將積極爭(zhēng)取省、市相關(guān)部門支持，全力推動(dòng)鈣鈦礦光伏組件在吉林實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化！”
來(lái)源：吉林日?qǐng)?bào)·彩練新聞
作者：鄭玉鑫
初審：劉晗
復(fù)審：馬萍
終審：張宇