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近日，在美國《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)太陽能電池成果，瑞士科學(xué)家將鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率提高到了20％，并且更耐用，目前這種新技術(shù)有望快速投入商業(yè)應(yīng)用。

鈣鈦礦是一種分子通式為ABX3的晶體材料，呈八面體形狀，光電轉(zhuǎn)換效率高，在光伏、LED等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

當(dāng)前太陽能電池中的光電材料普遍使用的是硅材料，硅電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率較高，但它的制作成本也高，而且在制作過程中需要消耗大量化石能源、產(chǎn)生污染環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)，于是發(fā)展新一代低成本太陽能電池成為了新的目標(biāo)。

降本增效是光伏行業(yè)的永恒主題。經(jīng)過幾十年發(fā)展，太陽能電池歷經(jīng)了三代，分別是晶硅、薄膜、新型太陽能電池，鈣鈦礦電池是第三代太陽能電池的代表。

鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)是利用鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料作為吸光材料的太陽能電池，具有高效率、低成本、高柔性等優(yōu)勢。鈣鈦礦太陽能電池還可通過與HJT疊層進(jìn)一步提升光電轉(zhuǎn)換效率，是未來產(chǎn)業(yè)化的重點(diǎn)發(fā)展方向。

硅料緊缺問題暫時(shí)難解，鈣鈦礦或?qū)⑷〈Ч?/strong>

光伏行業(yè)在2022年依舊保持著高景氣度。在2022年光伏產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)論壇中，中國光伏行業(yè)協(xié)會名譽(yù)理事長王勃華表示，通過對各省裝機(jī)規(guī)劃了解看，樂觀預(yù)計(jì)光伏市場或?qū)㈤_啟加速模式，并將今年新增裝機(jī)預(yù)測調(diào)高10GW，預(yù)計(jì)全年實(shí)現(xiàn)85-100GW。

但下游行業(yè)“苦不堪言”，隨著硅料價(jià)格上漲，硅片、電池片企業(yè)相繼提價(jià)，對下游短期需求形成壓制。據(jù)智匯光伏統(tǒng)計(jì)，5月底以來，主流組件價(jià)格上漲到1.95元/W以上，國內(nèi)運(yùn)營商對組件價(jià)格接受度降低，6月份的組件招標(biāo)量降至年內(nèi)最低。

而鈣鈦礦電池大概率是產(chǎn)業(yè)破局的關(guān)鍵。《Rethink Energy 》預(yù)測，2025年開始，光伏裝機(jī)的增長將受到傳統(tǒng)組件市場的供應(yīng)限制，而從長遠(yuǎn)來看，鈣鈦礦有可能將光伏成本降低80%，加上其無可比擬的高效率， 在2030年 ，鈣鈦礦將超過全球市場的29% 。

鈣鈦礦還將創(chuàng)造一系列全新的技術(shù)，包括構(gòu)建集成光伏系統(tǒng)(BIPV) - 在窗戶上、建筑物側(cè)面以及各種設(shè)備上，而不是傳統(tǒng)的光伏應(yīng)用場景。制造及使用方式上，可以更容易且廉價(jià)地進(jìn)行更換，生產(chǎn)更像是印刷過程而不是組件制造廠。

鈣鈦礦電池的成本優(yōu)勢突出

鈣鈦礦電池成本只有一般太陽能電池的1/5，非常適用于光伏領(lǐng)域，由于其所需的原材料儲量豐富，制備工藝簡單且可以采用低溫、低成本的工藝實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的薄膜產(chǎn)品，從而擁有誘人的前景。這些有著高質(zhì)量晶體結(jié)構(gòu)的薄膜甚至可以與在高溫下以高成本獲得的硅片的晶體質(zhì)量媲美，實(shí)現(xiàn)柔性化和"卷對卷"式的規(guī)模化生產(chǎn)。

鈣鈦礦電池的制備工藝相較于硅基光伏更為簡單，工藝流程也相對簡單。鈣鈦礦光伏電池的制備中，ETL（電子傳輸層）、HTL（空穴傳輸層）與鈣鈦礦吸光層是制備工藝中的核心環(huán)節(jié)，其中，鈣鈦礦吸光層的制備是最核心的環(huán)節(jié)。

盡管鈣鈦礦電池的科研工作取得了可喜的成績，但是在進(jìn)行商業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)之前還必須先解決一些難題。鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性是制約其量產(chǎn)的重要因素。鈣鈦礦太陽能電池的T80壽命約為4000小時(shí)，其效率僅為初始值的80%，與目前主流光伏技術(shù)25年壽命相差甚遠(yuǎn)。

鈣鈦礦材料自2009年首次應(yīng)用于光伏發(fā)電后，在短短幾年時(shí)間里，實(shí)驗(yàn)室中光電轉(zhuǎn)換效率就已經(jīng)從3％提高到了20％，被視為極具競爭力、最有希望實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)電的光伏技術(shù)之一。

鈣鈦礦太陽能電池主要采用涂布工藝和 PVD工藝，生產(chǎn)流程大大簡化。在產(chǎn)業(yè)方面，國內(nèi)鈣鈦礦設(shè)備廠商訂單先行，部分訂單已成功交付，國內(nèi)鈣鈦礦太陽能電池生產(chǎn)廠商效率不斷突破，已紛紛布局中試線。

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)進(jìn)程加速，產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)布局推進(jìn)

2022年，國內(nèi)圍繞鈣鈦礦領(lǐng)域的政策文件、產(chǎn)業(yè)落地、投融資活動(dòng)更為活躍。尤其在產(chǎn)業(yè)方面，寧德時(shí)代等非光伏企業(yè)紛紛布局鈣鈦礦電池項(xiàng)目，業(yè)內(nèi)耕耘多年的領(lǐng)軍企業(yè)如協(xié)鑫光電已成為鈣鈦礦太陽能電池組件發(fā)展速度最快的企業(yè)之一，纖納光電于2022年2月，布局了全球首座鈣鈦礦光伏地面電站，裝機(jī)規(guī)模為12兆瓦。

鈣鈦礦電池成為光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的新曙光。隨著多家企業(yè)的持續(xù)推進(jìn)，鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)化前景明朗，技術(shù)發(fā)展的日益成熟，有望迎來爆發(fā)式增長。

原標(biāo)題：鈣鈦礦電池，憑什么做光伏領(lǐng)域的顛覆者