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日本關注鈣鈦礦太陽能電池研發

2020/12/30

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  日本首相菅義偉表示到2050年實現溫室氣體「凈零排放」的目標,在此背景下,新一代鈣鈦礦太陽能電池(PSC)受到的關注正在提高。這種電池具有成本低、厚度薄的優點,正在逐步提高能源轉換效率等。為了解決大型化和耐久性等課題,日本的企業與大學的合作非常重要。

        

  轉換效率達到28%——東京大學的瀨川浩司教授等人11月宣佈的研究成果受到關注。雖然只是1平方厘米的小型電池,但顯示出卓越的數值。據稱,9月日本經濟産業相梶山弘志視察研究室,對於日本國內實現鈣鈦礦太陽能電池材料的自給等顯示出興趣。

    

瀨川教授等人試製了高效率的鈣鈦礦光伏電池

   

  至今的光伏電池大部分在發電部位使用矽。而鈣鈦礦太陽能電池則在發電部位使用鈣鈦礦這一結晶結構的材料。這種電池可利用印刷技術輕鬆製造,還能彎曲。製造成本有望降至使用矽的光伏電池的一半以下。

    

  鈣鈦礦太陽能電池的能源轉換效率從實驗室水平來看為百分之二十幾。瀨川教授等人將其改為與銅和銦等發電部位結合的「多接合型」,大幅提高了轉換效率。據稱如果加以調整,轉換效率可能超過30%。瀨川教授興致勃勃地表示「將來希望用鈣鈦礦太陽能電池替代全部矽製光伏面板」。

     

  要實現脫碳化社會,需要增加利用可再生能源。日本環境相小泉進次郎12月15日宣佈,在2030年度的電源構成中,可再生能源所佔的比例將提高至4成以上,這一數值是現有目標的2倍。在擴大利用太陽能電池方面,技術創新不可或缺。

     

  調查公司富士經濟3月發佈的調查報告顯示,鈣鈦礦太陽能電池等新一代光伏電池的世界市場規模2019年僅為6億日元,到2030年有望達到4563億日元。

    

  這種電池受到國際關注,開發競爭激烈。美國史丹佛大學拿出了有助於今後量産的成果,開發了量産發電部位的薄膜的技術。從噴嘴中噴射原料的溶液和反應性高的氣體,瞬間即可乾燥。此前需要加熱約30分鐘使之乾燥。據稱能以矽製光伏電池的4倍的速度進行量産。

   

  鈣鈦礦太陽能電池走向實用化面臨的課題之一是電池的大型化。其在較小的電池上顯示出高轉換效率,但如果電池變得大型,由於混入雜質或難以均勻塗佈溶液,轉換效率將大幅下降。

         

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