李波
據南京大學消息，該校譚海仁教授課題組研制的大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破，經國際權威第三方機構測試，其穩態光電轉化效率達24.5%，刷新此類組件的世界紀錄，也為后續產業化發展打下技術基礎。相關論文2月23日發表在國際學術期刊《科學》上。
據譚海仁介紹，鈣鈦礦是新型太陽能電池的重點研發方向之一。和傳統晶硅材料相比，鈣鈦礦光伏組件更輕、更薄，具有可彎曲、半透明等良好特性，應用場景更豐富。近年來，譚海仁課題組一直致力于研究鈣鈦礦，取得小面積電池光電轉化效率28%、大面積疊層組件光電轉化效率21.7%等成果。
“疊層組件由帶隙不同的子電池堆疊而成，窄帶隙子電池能夠吸收寬帶隙子電池吸收不了的光，理論上，疊層組件的光電轉化效率應該更高，21.7%這個結果顯然不能令人滿意。”論文共同第一作者、南京大學2019級直博生高寒告訴記者，實驗室制備的小面積電池只有1平方厘米左右，而真正具有商用價值的是組件，所以必須突破大面積疊層組件的效率關。
難點在于窄帶隙鈣鈦礦薄膜的生產工藝。“窄帶隙鈣鈦礦薄膜的結晶過程太快，不好控制，大面積制備時，會出現薄膜不均勻的問題。而且鈣鈦礦的結晶過程上下不同步，容易導致薄膜的底部產生大量缺陷。”高寒說。
為了解決這個問題，譚海仁課題組在前驅體溶液中加入了甘氨酰胺鹽酸鹽，它能夠減緩鈣鈦礦的結晶速率，將薄膜的制備時間延長到原來的10倍左右，并且能自發誘導修復底部缺陷。
高寒表示，用這種辦法制造的窄帶隙鈣鈦礦薄膜，與寬帶隙鈣鈦礦薄膜結合后，所形成的疊層組件面積達20.25平方厘米。經過國際權威第三方機構測試，該組件取得24.5%的光電轉化效率，相關數據被國際《太陽能電池效率表》收錄，目前尚無同類組件打破該紀錄。
譚海仁表示，此次突破為后續發展打下了技術基礎，“我們還將不斷嘗試制備面積更大、效率更高的全鈣鈦礦光伏組件，向著產業化的目標踏實前進。”
由于單片太陽電池輸出電壓較低，加之未封裝的電池由于環境的影響電極容易脫落，因此必須將一定數量的單片電池采用串、并聯的方式密封成太陽電池組件，以避免電池電極和互連線受到腐蝕，另外封裝也避免了電池碎裂，方便了戶外安裝，封裝質量的好壞決定了太陽電池組件的使用壽命及可靠性。
太陽電池組件是由高效晶體硅太陽能電池片、超白布紋鋼化玻璃、EVA、透明TPT背板以及鋁合金邊框組成。具有使用壽命長，機械抗壓外力強等特點。太陽電池常規組件的結構形式有下列幾種，玻璃殼體式結構、底盒式組件、平板式組件、無蓋板的全膠密封組件。
由于單體太陽電池本身易破碎，易被腐蝕，若直接暴露在大氣中，光電轉化效率會由于潮濕、灰塵、酸雨等的影響而下降，以致損壞失效。因此,太陽電池一般都必須通過膠封、層壓等方式封裝成平板式構造再投人使用。太陽電池組件要求：①有一定的標稱工作電流輸出功率。
②工作壽命長，要求組件能正常工作20~30年，因此要求組件所使用的材料，零部件及結構，在使用壽命上互相一致，避免因一處損壞而使整個組件失效。③有足夠的機械強度,能經受在運輸、安裝和使用過程中發生的沖突，振動及其他應力。④組合引起的電性能損失小，組合成本低。
進入“十四五”，我國風電機組、光伏組件將逐步迎來集中退役，隨之面臨關鍵部件的批量化處置問題。以光伏為例，我國是光伏組件制造和應用大國，組件產量占全球的四分之三以上，在應用方面，新增和累計裝機容量均連續多年保持全球第一的地位。
截至2021年底，我國光伏累計裝機容量已達到3.06億千瓦，若以每塊光伏組件300瓦、體積0.066立方米、重量19千克來計算，即使僅考慮目前我國已有的裝機容量，當全部光伏電站25年運行期滿后，廢棄的光伏組件將產生約6700萬立方米、約2000萬噸的固體廢物。
根據中研普華產業研究院發布的《2023-2028年國內光伏組件行業發展趨勢及發展策略研究報告》顯示：
光伏發電在很多國家已成為清潔、低碳、同時具備價格優勢的能源形式，光伏開始進入全面平價期，全球光伏市場開啟新一輪增長。
數據顯示，2013年全球光伏累計裝機容量為140.51GW，2022年全球光伏累計裝機容量達1053.12GW。隨著全球對可再生能源的需求繼續增加，中國的光伏產業有望繼續發展壯大。2022年我國光伏組件行業市場規模2699.04億元，同比增長85.22%。
2022年我國光伏組件行業市場均價1.95元/W，同比2021年的1.7元/W增長了14.7%。隆基、天合、晶科、晶澳等行業龍頭紛紛進行垂直一體化布局。2022 年，光伏一體化龍頭企業毛利率均高于10%。
中國政府加強對可持續發展的承諾，將光伏產業納入可再生能源發展戰略的核心。中國繼續在技術研發和創新方面取得重要進展，推動了高效能太陽能電池和組件的市場份額。中國仍然是全球光伏組件生產的領導者，出口到世界各地，同時也在國內市場迅速增長。2022年我國光伏組件行業產量288.7GW，進口量3.5GW，出口量153.6GW，國內光伏組件行業需求量138.6GW。
政府政策、技術創新和全球市場需求的推動都在推動這一行業的不斷壯大。隨著全球對可再生能源的需求繼續增加，中國的光伏產業有望繼續發展壯大。
2022年我國光伏組件行業市場規模2699.04億元，同比增長85.22%。2022年我國光伏組件行業市場均價1.95元/W，同比2021年的1.7元/W增長了14.7%。
近年來下游需求持續向好、企業擴產意愿強烈。2017-2021年中國工業硅產量整體呈上升趨勢，由2017年的220萬噸增長至2021年的261萬噸，增長幅度達到41萬噸。
2022年上半年中國工業硅產量為143.6萬噸，同比增長26.9%。雖然我國是全球最大的工業硅生產國、消費國和出口國，但仍存在高品質硅石依賴進口、供應保障不足、產業迭代升級困難的局面。
國家能源局發布的《<關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案>案例解讀》提及，推動退役風電機組、光伏組件回收處理技術和相關新產業鏈發展，實現全生命周期閉環式綠色發展。下一步，將加快政策與標準制定，盡快完善行業標準、技術規范、認證體系等，確立合理的商業模式。
國務院辦公廳轉發由國家發改委、國家能源局起草的《關于促進新時代新能源高質量發展的實施方案》。《實施方案》錨定到2030年我國風電、太陽能發電總裝機容量達到12億千瓦以上的目標，重點針對影響新能源大規模、高比例發展的政策堵點、痛點、空白點等，提出切實可行、具備操作性的政策措施。
此后，國家能源局組織編寫了案例解讀材料， 對各政策點的背景、目的，已經出臺措施及下一步政策落實方向等進行了詳細闡述。
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