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陈炜教授团队研发的多款钙钛矿光伏电池产品可用于墨水屏电子相框、手写板、时钟等。 长江日报记者胡冬冬 摄 |
两块普通玻璃贴合，搭建正负极变成导电玻璃，涂抹钙钛矿溶液和多道工序干燥处理后，它便可进化成一块钙钛矿光伏电池。
这块电池不仅能在太阳光下发电，在室内电灯、烛光等弱光下也能发电，甚至“十五的月亮”的光照也能发出电流。室内照明光或自然光等弱光发出的电流可以支持时钟、日历、传感器、小夜灯、墨水屏画框以及穿戴设备等生活用品用电。
1月22日，技术发明人、华中科技大学武汉光电国家研究中心教授陈炜告诉长江日报记者，他们研制的这款钙钛矿光伏玻璃电能转换效率已逼近世界纪录，在业内处于领先水平。
————【研发者说】————
讲述人：华中科技大学武汉光电国家研究中心教授、九曜光电首席科学家陈炜
钙钛矿光伏电池核心创新点在钙钛矿溶液的配方。我们成功开发出十余种不同配方的钙钛矿溶液，以适应各种应用场景下的电池制备需求。
普通玻璃到成品钙钛矿光伏电池的转变需经历15道工序。最先的工序是涂布。钙钛矿溶液调配完毕后注入涂布设备，通过精密的涂布工艺，将液体均匀涂抹于导电玻璃表面。根据不同工艺要求，涂层厚度和层数会有显著差异，有的仅需单层涂布，有的则需要两至三层的叠加。每完成一层涂布后，都需要立即转入下一工序进行处理。涂布完成后，还需经过抽真空和低温固化处理，温度大多低于150℃。所以钙钛矿也兼容柔性塑料衬底，可以做成柔性电池产品。
导电玻璃完成涂布工序后便形成了电池的基本雏形。随后进入激光刻蚀阶段，通过精准的划线工艺将电池分割成独立的单元，犹如电路中的串联结构。仔细观察可见，钙钛矿光伏玻璃表面布满了规则的线条。之后，通过两次蒸镀工艺形成内部的电荷传输层和电极结构。最后采用热压机将各功能层均匀贴合，最终形成完整的钙钛矿光伏电池，轻松将光能转化为电能。
与占据市场主导地位的晶硅电池相比，钙钛矿光伏电池展现出诸多优势：更高的理论效率、更低的制备温度、更简化的生产工艺以及更具竞争力的量产成本。
特别值得一提的是，钙钛矿光伏电池在弱光条件下的表现尤为突出。即使在室内照明环境下，也能实现持续发电。通过实验验证，即便是“十五的月亮”这样的微弱光源，也能激发电池产生微弱电流。这使得钙钛矿光伏电池形成了首个区别于晶硅的优势应用场景，即室内光伏。
目前，我们的钙钛矿光伏电池能量转换效率已接近晶硅电池水平，具备了从效率端挑战传统晶硅电池主导地位的基础。未来要进一步改进使用寿命，结合其柔性特质和轻量化设计，钙钛矿光伏电池可以具有广阔的市场应用前景。
————【大众点评】————
讲述人：武汉华鸣新能源有限公司创始人戴乐天
我们将九曜光电生产的钙钛矿光伏电池用在了智能门锁上，用户反馈预期可以几年不用换电池，体验感大幅提升。而传统干电池需数月更换电池。我们还有装上钙钛矿光伏电池的键盘、鼠标、温湿度传感器、物联网低功耗设备等产品，无需使用干电池或纽扣电池，既提升用户便利度，又减少废弃电池污染。
我们对九曜光电的钙钛矿光伏电池做过系统测试，其转换效率、稳定性均处于国内钙钛矿企业第一梯队。传统晶硅电池依赖直射强光，一旦光照角度偏移或光线不足，发电效率就会骤降甚至无法工作；而九曜光电的产品聚焦室内弱光领域，钙钛矿材料在弱光下的发电效率远超传统晶硅电池，这正是我们看好的未来方向——毕竟人们更多生活在室内弱光环境中，光伏产品贴近大众生活场景才更具市场潜力。
（长江日报记者杨佳峰整理）