负责人:吴朝新
所在学院：电信学院
一、项目简介
太阳能电池领域的重要“革命”。钙钛矿固态太阳能电池在短短5年中，认证转化效率达到22.1%。超越了其他类型电池几十年的发展过程。其高效率，低成本，且制备工艺简单，因而成为太阳能电池行业最具颠覆性的竞争者。
钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。本项目研究的钙钛矿太阳能电池：以钙钛矿结构的甲胺铅碘（如：MAPbI3）为吸收层的太阳能电池。甲胺铅碘是直接带隙半导体材料，吸收光谱宽、吸收强且载流子传输距离远。
该项目专注钙钛矿薄膜太阳能电池的产业化的瓶颈，发明了独特的钙钛矿制备工艺方法，掌握了大面积的钙钛矿薄膜的均一制备技术，拥有独立的自主知识产权。研究通过“蒸镀/溶液复合方法” 制备大面积钙钛矿薄膜，采用蒸镀(PbI2)/溶液(MAI)的方法完美的实现了大面积钙钛矿薄膜均一性的难题，且整个过程都在低温（80度以下）完成，特别适合柔性薄膜太阳能电池的制备。同时，工艺过程兼容目前已有的真空设备与工艺，解决了试验成果产业化难的问题。目前实验室中实现最好钙钛矿电池转化效率19.6%，柔性薄膜太阳能电池效率超过17%。
二、产品性能优势
1.高效率（目前认证效率22.6%， 会议报道效率超过25%， 接近单结电池的理论极限）。
2.低成本（原料为普通碘化铅与有机铵类，价格便宜；且制备工艺与过程简单）
3.制备过程可低温，适合柔性薄膜器件。
4.生产工艺与现有的生产设备和工艺相兼容，实现产业化生产相对容易。
柔性薄膜太阳能电池技术对比：
| |
最高效率 |
原料成本 |
工艺复杂度 |
市场价格 （预期价格） |
功率重量比 |
| 染料敏化太阳能电池 |
12％ |
低 |
中 |
高 |
低 |
| 聚合物太阳能电池 |
14％ |
低 |
简单 |
高 |
低 |
| 铜铟镓硒薄膜太阳能电池 |
22％ |
高 |
复杂 |
15￥/W |
102W/kg |
| 非晶硅薄膜太阳能电池 |
13.6％ |
低 |
中 |
低 |
102W/kg |
| 砷化镓薄膜太阳能电池 |
>30％ |
中 |
复杂 |
150$/W |
102W/kg |
| 钙钛矿薄膜太阳能电池 |
22.1％ |
低 |
中 |
<10￥/W |
103W/kg |
三、市场前景及应用
钙钛矿作为一种人工合成材料，在 2009 年首次被尝试应用于光伏发电领域后，因为性能优异、成本低廉、商业价值巨大，从此大放异彩。近年，全球顶尖科研机构和大型跨国公司，如牛津大学、瑞士洛桑联邦理工学院、日本松下、夏普、东芝等都投入了大量人力物力，力争早日实现量产。
甲基铵铅碘钙钛矿作为直接带隙半导体材料，突破以往硅基、砷化镓、化合物半导体、有机半导体等的材料功能瓶颈，在短短几年时间，其太阳能电池器件实现认证转化效率22.1%，以及新闻报道效率超过25%。2013年被美国Sciecne评为“十大科技突破”之一，是太阳能电池行业的革命性突破，具有颠覆性的意义。
作为轻质柔性薄膜太阳能电池（柔性）主要应用领域有：户外多功能充电电源；消费类电子产品电池备用充电系统；新型能源飞机、汽车等。如“阳光2号”太阳能动力飞机、新型阳光动力汽车；军事用途（单兵信息化野外电源补充、临近空间飞艇等电力来源；城市景观电力补充；布式智能楼宇供电、发电系统。
四、技术成熟度
□概念验证 □原理样机 √工程样机 □中试 □产业化
申请发明专利十余项。
五、合作方式
□联合研发 √技术入股 □转让 □授权（许可） √面议
附图
