厲害了！鈣鈦礦電池

協(xié)鑫集團(tuán)自主研發(fā)的2048cm2鈣鈦礦/晶硅疊層光伏組件穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到29.51%，再次打破全球大尺寸鈣鈦礦組件效率紀(jì)錄；天合光能面積為1185cm2實(shí)驗(yàn)室鈣鈦礦疊層組件效率達(dá)到30.6%，成為全球首個(gè)實(shí)現(xiàn)疊層組件效率突破30%大關(guān)的光伏企業(yè)……

近期，我國(guó)企業(yè)在鈣鈦礦電池領(lǐng)域不斷取得新突破?！扳}鈦礦電池的量產(chǎn)突破，將成為光伏技術(shù)奇點(diǎn)來(lái)臨的標(biāo)志性事件?！睒I(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，隨著多家企業(yè)新建中試產(chǎn)線、多條GW級(jí)產(chǎn)線陸續(xù)投產(chǎn)，鈣鈦礦技術(shù)商業(yè)化已漸行漸近。

有望重樹(shù)行業(yè)技術(shù)壁壘

提升電池轉(zhuǎn)換效率和降低度電成本是光伏產(chǎn)業(yè)永恒的主題。隨著晶硅電池光電轉(zhuǎn)換效率逼近極限，具備高效率、低成本、易制備等特點(diǎn)的鈣鈦礦技術(shù)成為行業(yè)新寵。

記者了解到，鈣鈦礦電池是以鈣鈦礦型（ABX3型）晶體作為吸光層材料的薄膜太陽(yáng)能電池，其核心結(jié)構(gòu)類(lèi)似“三明治”，依次由電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層組成。從技術(shù)路線來(lái)看，鈣鈦礦電池主要分為單結(jié)鈣鈦礦電池和疊層鈣鈦礦電池。

“鈣鈦礦電池被視為下一代光伏技術(shù)。相較于傳統(tǒng)晶硅電池，鈣鈦礦電池具有柔性、質(zhì)輕等特性，即使在陰天等弱光條件下，也能保持較為穩(wěn)定的光電轉(zhuǎn)換效率，應(yīng)用場(chǎng)景更為廣泛?！?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000489/">京東方科技集團(tuán)副總裁、首席品牌官司達(dá)告訴

《中國(guó)電子報(bào)》記者，未來(lái)，鈣鈦礦電池將更深地融入人們的日常生活，應(yīng)用于新能源汽車(chē)、光伏玻璃建筑一體化以及各類(lèi)消費(fèi)電子產(chǎn)品，如柔性可穿戴電子設(shè)備、手機(jī)等。

昆山協(xié)鑫光電材料有限公司董事長(zhǎng)范斌指著一塊褐色半透明的鈣鈦礦疊層電池向記者介紹道：“鈣鈦礦與晶硅電池疊層后，可以有效吸收不同波長(zhǎng)的光，鈣鈦礦層能更好吸收可見(jiàn)光，晶硅層則可重點(diǎn)利用紅外光，這彌補(bǔ)了鈣鈦礦對(duì)紅外光吸收不足的短板，最終實(shí)現(xiàn)‘1+1>2’的效果?！?/p>

隨著鈣鈦礦電池效率的不斷突破，業(yè)界專(zhuān)家認(rèn)為，該技術(shù)有望重塑光伏行業(yè)技術(shù)壁壘，成為產(chǎn)業(yè)穿越周期的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)力之一。

“鈣鈦礦電池的量產(chǎn)突破，將成為光伏技術(shù)奇點(diǎn)來(lái)臨的標(biāo)志性事件，帶動(dòng)光伏行業(yè)直接躍入低價(jià)與低碳共振的新質(zhì)生產(chǎn)力時(shí)代?！眳f(xié)鑫集團(tuán)董事長(zhǎng)朱共山指出，鈣鈦礦與晶硅疊層較傳統(tǒng)組件理論效率高50％，成本低20％，碳足跡下降超50％。綜合考慮發(fā)電量、成本和綠色溢價(jià)等因素，保守估算，1GW鈣鈦礦與晶硅疊層組件全周期增收至少可達(dá)20億元。

持類(lèi)似觀點(diǎn)的，還有天合光能董事長(zhǎng)兼CEO高紀(jì)凡。他直言：“現(xiàn)在大量的企業(yè)還在爭(zhēng)是TOPCon好、BC好，還是HJT好，我認(rèn)為這沒(méi)有任何意義。這三種N型技術(shù)處于伯仲之間，在不同的場(chǎng)景各有優(yōu)勢(shì)。未來(lái)，隨著鈣鈦礦疊層電池的來(lái)臨，光伏技術(shù)才將真正邁入新的歷史發(fā)展階段。”高紀(jì)凡透露，今年，天合光能計(jì)劃新建鈣鈦礦中試生產(chǎn)線，其組件效率將較原有晶體硅組件提升超4個(gè)百分點(diǎn)。

“鈣鈦礦技術(shù)有望重塑行業(yè)技術(shù)壁壘，推動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)回歸健康發(fā)展軌道?！狈侗笾赋?，光伏行業(yè)以“效率為王”。目前，TOPCon、BC、異質(zhì)結(jié)等技術(shù)路線之間的效率差距不足1個(gè)百分點(diǎn)，而鈣鈦礦技術(shù)能夠把光電轉(zhuǎn)換理論效率由現(xiàn)在的29%提升至45%。當(dāng)前，鈣鈦礦電池實(shí)驗(yàn)室效率已逼近35%，遠(yuǎn)超晶硅電池效率。

效率通向30%

基于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的諸多優(yōu)點(diǎn)，光伏企業(yè)紛紛加大了投入。在前不久舉辦的SNEC PV&ES國(guó)際光伏&儲(chǔ)能展覽會(huì)上，記者注意到，今年鈣鈦礦及鈣鈦礦疊層展品相較去年明顯增多，鈣鈦礦疊加TOPCon、BC或HJT技術(shù)的相關(guān)產(chǎn)品“百花齊放”，其中，多款產(chǎn)品在不同尺寸規(guī)格下，接連刷新世界紀(jì)錄。

此外，鈣鈦礦領(lǐng)域已形成多元化競(jìng)爭(zhēng)格局。除協(xié)鑫光電、極電光能、纖納光電、仁爍光能等專(zhuān)注于該技術(shù)的企業(yè)外，天合光能、晶科能源、隆基綠能等傳統(tǒng)晶硅巨頭也已布局研發(fā)或中試線。同時(shí)，京東方等跨界企業(yè)也在積極布局該賽道。

在展會(huì)現(xiàn)場(chǎng)，協(xié)鑫光電展示了1米×2米大尺寸鈣鈦礦疊層組件，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到26.36%。該組件可適配TOPCon、BC等多種晶硅電池，滿(mǎn)足不同場(chǎng)景需求。

范斌透露，預(yù)計(jì)今年年底建成1GWh全尺寸（1.2米×2.4米）鈣鈦礦疊層產(chǎn)線，2026年實(shí)現(xiàn)100MWh銷(xiāo)售目標(biāo)。

另一家鈣鈦礦企業(yè)仁爍光能則展出了全鈣鈦礦疊層組件，即鈣鈦礦與鈣鈦礦疊層組件。“全鈣鈦礦疊層組件是該技術(shù)的‘終極路線’。”仁爍光能聯(lián)合創(chuàng)始人、常務(wù)副總裁陳保印表示，全鈣鈦礦疊層組件量產(chǎn)后，將與兩端鈣鈦礦晶硅疊層組件的光電轉(zhuǎn)換效率接近。但全鈣鈦礦疊層組件成本將更低，因此更具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

展會(huì)上，京東方、天合光能、晶科能源、華晟新能源等也展示了鈣鈦礦組件產(chǎn)品。

京東方展示了鈣鈦礦電池在交通、建筑及移動(dòng)終端的創(chuàng)新應(yīng)用。其首發(fā)車(chē)載光伏（CIPV）調(diào)光玻璃天幕應(yīng)用柔性鈣鈦礦技術(shù)，可通過(guò)太陽(yáng)能自主驅(qū)動(dòng)車(chē)頂動(dòng)態(tài)變色；此外，首次將鈣鈦礦電池集成于手機(jī)背板，支持最高2W太陽(yáng)能充電。

天合光能宣布面積為1185cm2實(shí)驗(yàn)室疊層組件功率達(dá)到841W，效率達(dá)到30.6%；晶科能源基于N型TOPCon的鈣鈦礦疊層電池技術(shù)轉(zhuǎn)化效率達(dá)34.22%；華晟新能源的異質(zhì)結(jié)—鈣鈦礦疊層組件新品G12功率達(dá)到800W，理論最高電池效率可達(dá)43%……

“與晶硅電池不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系”

盡管“鈣鈦礦是未來(lái)”已成為行業(yè)共識(shí)，但其產(chǎn)業(yè)化落地仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

業(yè)內(nèi)專(zhuān)家指出，從產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)看，鈣鈦礦電池有兩個(gè)顯著缺點(diǎn)，一是穩(wěn)定性較差，二是在大面積應(yīng)用時(shí)效率損失問(wèn)題?！案咝逝c高穩(wěn)定性往往難以兼顧，如何制備兼具高效率和高穩(wěn)定性的大面積鈣鈦礦組件，即‘穩(wěn)效協(xié)同’的量產(chǎn)組件，成為鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問(wèn)題?！痹搶?zhuān)家稱(chēng)。

產(chǎn)品良率問(wèn)題構(gòu)成了鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的另一大挑戰(zhàn)。據(jù)了解，鈣鈦礦材料本身的結(jié)晶時(shí)間短，生產(chǎn)中的工藝窗口時(shí)間只有幾秒，造成了生產(chǎn)上的困難。除此以外，在制備鈣鈦礦電池的過(guò)程中，一個(gè)壞點(diǎn)、一?；覊m都有可能影響整個(gè)電池面板的效率，影響了其大面積應(yīng)用時(shí)的效率。因此，如何讓鈣鈦礦的薄膜更加致密平整，以及如何保證環(huán)境清潔、避免灰塵等因素干擾，成為眼下亟須解決的問(wèn)題。

范斌認(rèn)為，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化最大的挑戰(zhàn)是缺乏成熟可循的經(jīng)驗(yàn)。他進(jìn)一步解釋說(shuō)，傳統(tǒng)晶硅技術(shù)多是在國(guó)外引進(jìn)的基礎(chǔ)上再創(chuàng)新，而鈣鈦礦在實(shí)驗(yàn)室里被用于太陽(yáng)能電池是2009年，該技術(shù)僅用了15年，便走出實(shí)驗(yàn)室走上產(chǎn)線，并進(jìn)入商業(yè)化初期，這完全是從無(wú)到有?！耙虼?，該技術(shù)大規(guī)模鋪開(kāi)、應(yīng)用，還需要過(guò)一關(guān)，就是大家相信它可以用?！狈侗笳f(shuō)道，這需要建足夠多的示范電站，運(yùn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間，讓更多人看到并產(chǎn)生信任。

范斌強(qiáng)調(diào)，鈣鈦礦與晶硅之間不是競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，而是賦能。

業(yè)界人士普遍預(yù)計(jì)，在鈣鈦礦疊層電池實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)前，未來(lái)2~3年N型TOPCon技術(shù)仍將保持市場(chǎng)主流地位。

晶科首席技術(shù)官金浩表示：“TOPCon電池及其升級(jí)技術(shù)仍具有廣闊的提效空間，未來(lái)3年效率有望達(dá)到28%以上，逼近單結(jié)晶硅電池效率極限。隨著工藝的持續(xù)優(yōu)化和規(guī)模效應(yīng)的逐步釋放，TOPCon技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性將日益凸顯。預(yù)計(jì)在未來(lái)將主導(dǎo)光伏技術(shù)演進(jìn)，并為鈣鈦礦疊層等下一代技術(shù)奠定基礎(chǔ)。”

在極電光能聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁于振瑞看來(lái)，未來(lái)光伏市場(chǎng)將是多種技術(shù)并存的局面。“在大型地面光伏電站和工業(yè)屋頂分布式光伏電站上，發(fā)電成本是首要考慮的因素，鈣鈦礦光伏組件由于具有成本優(yōu)勢(shì)而競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)；在一些土地資源稀缺、單位面積內(nèi)需要安裝更多光伏裝機(jī)的情況下，例如戶(hù)用屋頂光伏電站，晶硅與鈣鈦礦的疊層電池由于具備高效率的優(yōu)勢(shì)而競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)；此外，鈣鈦礦外觀漂亮，能與建材更好地集成，在光伏建筑一體化（BIPV）市場(chǎng)上具備突出的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)?！庇谡袢鸱Q(chēng)。

作者丨張維佳編輯丨邱江勇美編丨馬利亞監(jiān)制丨趙晨