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 记者 胡静漪 通讯员 罗漪 江欣(jiāngxīn) 下一代光伏，加速研发(yánfā)进程。 近日，白马湖实验室联合(liánhé)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(miànjī)电池效率(xiàolǜ)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(liǎngxiàng)世界纪录，相关成果收录在5月26日发布的最新版《太阳能电池效率表》中。 据介绍，《太阳能电池效率表(biǎo)》由“太阳能之父”马丁·格林教授主持编制，自1993年1月(yuè)起，每六个月发布一次，刊登在国际权威杂志《Progress in Photovoltaics（光伏的(de)进展(jìnzhǎn)）》上。 这是对太阳能电池最先进(xiānjìn)水平的权威总结，确保全球光伏研究的可比性(kěbǐxìng)与可重复性。 《太阳能电池效率表(biǎo)》截图。受访者 供图 《太阳能(tàiyángnéng)电池效率表》截图。受访者 供图 光伏的运作机制，就是把光能转换成电能(diànnéng)。 如果(rúguǒ)在相同(xiāngtóng)光照条件下，单位面积的光伏电池(diànchí)能产生(chǎnshēng)更多电能，就能节约光伏板的面积，拓展丰富的应用场景；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，要数晶硅太阳能电池技术最成熟，它的光电转换(zhuǎnhuàn)效率，从理论极限来看约为(wèi)29.4%（可理解为把100份光转换为29.4份电(fèndiàn)）。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(tuīdòng)光伏(guāngfú)产业提效降本方面有革命性的意义。不过，目前大规模商业化还有一定距离。 眼下，钙钛矿(gàitàikuàng)电池被业界看作下一代光伏技术，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《太阳能电池效率表》中，钙钛矿相关的电池效率纪录(jìlù)，占(zhàn)到(dào)全部效率纪录的15%，发展势头十足。 成立于2022年的白马湖实验室是浙江(zhèjiāng)十大省(shěng)实验室之一，聚焦能源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(zhuǎnhuà)与存储、能源低碳转化与多能互补等三大研究集群开展一系列科研项目，从(cóng)去年1月组建钙钛矿太阳能电池技术团队。 研究团队(tuánduì)在白马湖实验室工作。受访者 供图 这不是他们(tāmen)首次刷新世界纪录(shìjièjìlù)，去年12月，联合团队研发(yánfā)的小面积单结钙钛矿电池，认证稳态转换效率达26.81%，曾首次刷新世界纪录。 其中，制备高质量钙钛矿薄膜是实现高效(gāoxiào)电池的关键因素。团队负责人彭军打了个比方，多晶钙钛矿就像(xiàng)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(guāngdiàn)转换效率。 团队通过创新材料研发和结构设计，开发准(zhǔn)单晶钙钛矿成膜和界面钝化等新技术，让这些“石头”有序排列，并减少晶体内部缺陷，让性能更加(gèngjiā)稳定，使(shǐ)电池的光电转换效率成功提升0.1%。 这(zhè)半年来，团队进一步挖掘技术潜力。 在钙钛矿太阳能电池的研发赛道上，0.1平方厘米和1平方厘米宛如两座关键技术(guānjiànjìshù)高峰，前者是探索材料性能极限的“试金石”；后者是连接实验室(shíyànshì)和生产线的“桥梁”，其转换效率是衡量技术工业化可行性(kěxíngxìng)的核心(héxīn)指标。 一般来说，扩大钙钛矿电池的(de)面积，就会导致效率大幅下滑。“就像往面包上抹酱料(jiàngliào)，小片方便抹匀，而大片容易边缘淡(dàn)、中间咸(xián)。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”的(de)办法，研究人员百般尝试，开发了数十种原材料(yuáncáiliào)，找出最优的钙钛矿(gàitàikuàng)沉积方案。这样形成的钙钛矿薄膜，更均匀、更稳定，零部件(língbùjiàn)间的接触界面也更“丝滑”，最终实现效率的新突破。 白马湖实验室(shíyànshì)总部基地效果图。受访者 供图 与此同时，把晶硅和钙钛矿串联起来，形成(xíngchéng)性能互补，理论极限效率(xiàolǜ)还能更高，可达43%。团队已将相关技术应用于钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的研发，大幅提升叠层电池效率。钙钛矿叠层技术也是目前提升光伏(guāngfú)性能最有前景的技术路线之一(zhīyī)。 现在，研究成果离产业化更近了，还有很多痛点(tòngdiǎn)要解决。 比如，在室外经历(jīnglì)寒冬酷暑，电池耐不耐受？面积继续扩大，怎么提升工艺？从基础研究到中试、再到产业(chǎnyè)落地，“三步跳”并不简单。 要培育新产业，政策引导(yǐndǎo)、资本赋能和标准制定，缺一不可。“实验室由浙能(zhènéng)集团牵头，联合浙江大学、西湖大学共建，我们有天然的机制优势。”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(zigōngsī)，推进钙钛矿太阳能电池中试扩大生产，打通(dǎtōng)从实验室到产业化的“最后一公里(gōnglǐ)”，让钙钛矿电池真正走进光伏电站。 此外，在《太阳能电池效率(xiàolǜ)表》上(shàng)，还有隆基绿能、天合光(tiānhéguāng)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全(quán)面积稳态效率达到23.9%，这是该企业自2017年以来第13次登榜。 纤纳钙钛矿小组件。图源：纤纳光电(guāngdiàn)公众号 钙钛矿电池是核心发电单元，决定了性能上限。而组件(zǔjiàn)是由多个电池集成并封装的(de)发电模块，属于应用形态。当前产业化都处于(chǔyú)初期，两者协同推动光伏产业的革新。 此次，纤纳光电应用自主研发的“冻晶”技术结晶工艺(gōngyì)，可以在微观层面(céngmiàn)构建出陡峭的温度梯度，精准钝化钙钛矿表面的缺陷(quēxiàn)，同样打通表面缺陷制约效率提升(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和(hé)产业化的企业，纤纳光电(guāngdiàn)一路穿越“无人区”，已经(yǐjīng)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。