作为第三代非硅薄膜电池的代表，钙钛矿电池从出世以来一直备受关注，光伏制造商、资本市场、研发团体，都对钙钛矿太阳能电池给予很大期待。

跟市场上常见的晶硅太阳能电池相比，钙钛矿电池吸光能力是晶硅的10倍以上，转换效率在不断提高，而且比较轻薄，应用场景丰富，材料制造成本比较低。缺点是稳定性比较差，使用寿命比较短。

但围绕钙钛矿的技术创新和改进正在不断突破，有些专注于钙钛矿与晶硅的混合，形成叠层太阳能，也有研究团队，为了提高效率，开发出双面钙钛矿电池。

日前，美国能源部国家可再生能源实验室(NREL)的一个研究小组声称，他们新开发的双面钙钛矿太阳电池实现了91%-93%的双面性。

该实验研究称，双面钙钛矿电池有可能比单面钙钛矿电池多生产20%的电量。

这项题为 "高效双面单结钙钛矿太阳电池"的研究发表在《焦耳》杂志上。

图片来源：NREL

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背面接收反射光接近正面效率

所谓双面钙钛矿太阳能电池，顾名思义，就是正反两面都可以捕捉太阳光，从而实现发电，背面捕捉的太阳光，主要来自组件下方的反射光。

吸收反射光，效率会不会大打折扣？

目前单面太阳能电池的效率达到了创纪录的26%。这次NREL宣称，他们反面的效率是正面的91-93%，算下来反面效率也可达24%左右，效果还是很不错的。

这是怎么实现的呢？

研究人员称，他们设计出一种厚度经过改良的双面钙钛矿太阳能电池，在双面光照下实现了非常接近的效率。他们利用光学和电学模拟确定了电池所需的厚度。

为了吸收太阳光谱某些部分的大部分光子，双面太阳电池正面的钙钛矿层必须足够厚，但又不能太厚以免阻挡光子。研究小组还确定了背面电极的理想厚度，从而尽量减少电阻损耗。

根据模拟值指导，研究小组设计出精确厚度为850纳米的双面电池。这比人类头发厚度小多了，人类头发的厚度约为7万纳米。

研究人员将电池置于两个太阳能模拟器之间，用于评估通过双面照明获得的效率。直射光瞄准正面，背面则接收反射光。随着反射光与正面照明光比例的增加，钙钛矿电池的效率也随之提升。

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双面钙钛矿更经济

NREL表示，双面钙钛矿电池的目标是使正面效率与单面效率持平，多种商业电池的单面效率已公布，例如 Oxford PV的28.6%，而背面效率则非常接近这些水平。在测试电池中，正面转换效率为23%，背面转换效率为正面效率的91-93%。

NREL化学与纳米科学中心资深科学家 Kai Zhu表示："这种钙钛矿电池的任何一面都可以非常有效地运行。"

他补充表示，虽然生产成本比单面电池高，但从长远来看，双面钙钛矿发电量可比单面电池高出10-20%，证明双面钙钛矿更经济。

NREL 的研究由美国能源部太阳能技术办公室资助，目前尚处于假设阶段。

目前，单面钙钛矿电池尚未大规模生产，更不用说双面电池了。业界认为，钙钛矿可能会从屋顶和小规模项目开始进入太阳能光伏市场。在这些项目中，高效率比安装成本更为关键，而这首先需要单面技术的创新。目前，这正是那些希望将这项技术推向市场的人所关心的主要问题。

不过，双面太阳能是科研界不断探索的方向。

此前，荷兰能源研究中心（ECN）宣布，已成功研发出一种效率高达30.2%的双面串联钙钛矿太阳能电池，比常规太阳能电池的效率（约20％-22％）高出三分之一。

该电池采用了钙钛矿薄膜技术、晶体硅技术和双面硅技术，除正面吸收阳光发电外，其背面也能接收来自环境的散射光和反射光进行发电，因此拥有更高的综合发电效率，成功突破了单面太阳能电池的极限，实现了30.2%的高光电转换效率。

在中国，双面晶硅太阳能已经有使用案例。华电天津海晶100万千瓦“盐光互补”光伏项目，就是使用双面太阳能。“盐光互补”电站新增双面发电的设计，不仅光伏面板朝上的一面可直接进行电能转换，背面还可以吸收水面反射上来的阳光,可使光伏电站的发电效率提升5%-7%。