无铅硫族钙钛矿,是具有ABX3晶体结构钙钛矿材料的一种,拥有性质稳定、环境友好优点,可以应用在太阳能电池制造领域,能够提高光电转换效率。无铅硫族钙钛矿制备工艺主要有溶胶-凝胶法、高温固相合成法、化学气相反应法等。
全球光伏产业发展迅猛,为持续提高光电转化效率,太阳能电池技术不断升级,其材料由晶体硅向钙钛矿方向发展。卤化物钙钛矿研究与应用较多,但这种材料暴露在空气、光照下,或者高温条件下,容易降解,稳定性较差,并且成分中含有铅元素,会对生态环境造成污染。
根据新思界产业研究中心发布的
《2025-2030年中国无铅硫族钙钛矿行业市场深度调研及发展前景预测报告》显示,硫族钙钛矿,主要包括硫化物、硒化物、碲化物材料,其化学稳定性好,成分中不含铅元素,有望取代卤化物钙钛矿。除此之外,无铅硫族钙钛矿还具有带隙宽度可调、光吸收系数高、载流子迁移率高等特点。硫化锆钡,化学式BaZrS3,简写BZS,是无铅硫族钙钛矿中研究较多的类型。将BaZrS3制成薄膜,制造得到的薄膜太阳能电池,光电转化效率高于薄膜厚度相同的硅基薄膜太阳能电池。
无铅硫族钙钛矿技术研究还在不断深入。2023年11月,西安交通大学与纽约州立大学合作,通过脉冲激光沉积系统制备出四种不同类型的硫族钙钛矿薄膜材料,实现了SrZrS3和SrHfS3薄膜钙钛矿相和针状相的可控生长,相关研究成果发表于《先进功能材料》期刊。
根据国家能源局发布数据显示,截至2024年12月底,全国太阳能发电装机容量约8.9亿千瓦,同比增长45.2%。我国光伏发电装机容量领先全球,为进一步提高发电效率,高性能光伏材料需求迫切,同时,我国政府对环保要求不断提高,在此背景下,无铅硫族钙钛矿发展机遇大。
新思界
行业分析人士表示,我国无铅硫族钙钛矿相关研究机构主要有西安交通大学、南方科技大学、苏州大学、内蒙古大学、吉林大学、太原师范学院等。2024年8月,吉林大学申请一项名为“硫族化合物/钙钛矿异质结构的制备方法”的发明专利,使硫族化合物在活化钙钛矿纳米晶CsPbX3表面外延生长,得到硫族化合物/钙钛矿异质结构。
在海外,无铅硫族钙钛矿相关研究机构主要有美国伦斯勒理工学、美国纽约州立大学布法罗分校、美国佛罗里达大学盖恩斯维尔分校院、印度潘迪特·迪恩达亚尔能源大学等。
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