厲害了！鈣鈦礦電池

協(xié)鑫集團自主研發(fā)的2048cm2鈣鈦礦/晶硅疊層光伏組件穩(wěn)態(tài)光電轉換效率達到29.51%，再次打破全球大尺寸鈣鈦礦組件效率紀錄；天合光能面積為1185cm2實驗室鈣鈦礦疊層組件效率達到30.6%，成為全球首個實現(xiàn)疊層組件效率突破30%大關的光伏企業(yè)……

近期，我國企業(yè)在鈣鈦礦電池領域不斷取得新突破?！扳}鈦礦電池的量產(chǎn)突破，將成為光伏技術奇點來臨的標志性事件。”業(yè)內專家指出，隨著多家企業(yè)新建中試產(chǎn)線、多條GW級產(chǎn)線陸續(xù)投產(chǎn)，鈣鈦礦技術商業(yè)化已漸行漸近。

有望重樹行業(yè)技術壁壘

提升電池轉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換效率逼近極限，具備高效率、低成本、易制備等特點的鈣鈦礦技術成為行業(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能電池，其核心結構類似“三明治”，依次由電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層組成。從技術路線來看，鈣鈦礦電池主要分為單結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。相較于傳統(tǒng)晶硅電池，鈣鈦礦電池具有柔性、質輕等特性，即使在陰天等弱光條件下，也能保持較為穩(wěn)定的光電轉換效率，應用場景更為廣泛?！?a class="article-link" target="_blank" href="/manufacturer/1000489/">京東方科技集團副總裁、首席品牌官司達告訴

《中國電子報》記者，未來，鈣鈦礦電池將更深地融入人們的日常生活，應用于新能源汽車、光伏玻璃建筑一體化以及各類消費電子產(chǎn)品，如柔性可穿戴電子設備、手機等。

昆山協(xié)鑫光電材料有限公司董事長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的光，鈣鈦礦層能更好吸收可見光，晶硅層則可重點利用紅外光，這彌補了鈣鈦礦對紅外光吸收不足的短板，最終實現(xiàn)‘1+1>2’的效果?！?/p>

隨著鈣鈦礦電池效率的不斷突破，業(yè)界專家認為，該技術有望重塑光伏行業(yè)技術壁壘，成為產(chǎn)業(yè)穿越周期的關鍵驅動力之一。

“鈣鈦礦電池的量產(chǎn)突破，將成為光伏技術奇點來臨的標志性事件，帶動光伏行業(yè)直接躍入低價與低碳共振的新質生產(chǎn)力時代。”協(xié)鑫集團董事長朱共山指出，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20億元。

持類似觀點的，還有天合光能董事長兼CEO高紀凡。他直言：“現(xiàn)在大量的企業(yè)還在爭是TOPCon好、BC好，還是HJT好，我認為這沒有任何意義。這三種N型技術處于伯仲之間，在不同的場景各有優(yōu)勢。未來，隨著鈣鈦礦疊層電池的來臨，光伏技術才將真正邁入新的歷史發(fā)展階段。”高紀凡透露，今年，天合光能計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個百分點。

“鈣鈦礦技術有望重塑行業(yè)技術壁壘，推動光伏產(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、異質結等技術路線之間的效率差距不足1個百分點，而鈣鈦礦技術能夠把光電轉換理論效率由現(xiàn)在的29%提升至45%。當前，鈣鈦礦電池實驗室效率已逼近35%，遠超晶硅電池效率。

效率通向30%

基于鈣鈦礦太陽能電池的諸多優(yōu)點，光伏企業(yè)紛紛加大了投入。在前不久舉辦的SNEC PV&ES國際光伏&儲能展覽會上，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技術的相關產(chǎn)品“百花齊放”，其中，多款產(chǎn)品在不同尺寸規(guī)格下，接連刷新世界紀錄。

此外，鈣鈦礦領域已形成多元化競爭格局。除協(xié)鑫光電、極電光能、纖納光電、仁爍光能等專注于該技術的企業(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，京東方等跨界企業(yè)也在積極布局該賽道。

在展會現(xiàn)場，協(xié)鑫光電展示了1米×2米大尺寸鈣鈦礦疊層組件，轉換效率達到26.36%。該組件可適配TOPCon、BC等多種晶硅電池，滿足不同場景需求。

范斌透露，預計今年年底建成1GWh全尺寸（1.2米×2.4米）鈣鈦礦疊層產(chǎn)線，2026年實現(xiàn)100MWh銷售目標。

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?！叭}鈦礦疊層組件是該技術的‘終極路線’?！比薁q光能聯(lián)合創(chuàng)始人、常務副總裁陳保印表示，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，因此更具有市場競爭力。

展會上，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、建筑及移動終端的創(chuàng)新應用。其首發(fā)車載光伏（CIPV）調光玻璃天幕應用柔性鈣鈦礦技術，可通過太陽能自主驅動車頂動態(tài)變色；此外，首次將鈣鈦礦電池集成于手機背板，支持最高2W太陽能充電。

天合光能宣布面積為1185cm2實驗室疊層組件功率達到841W，效率達到30.6%；晶科能源基于N型TOPCon的鈣鈦礦疊層電池技術轉化效率達34.22%；華晟新能源的異質結—鈣鈦礦疊層組件新品G12功率達到800W，理論最高電池效率可達43%……

“與晶硅電池不是競爭關系”

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

業(yè)內專家指出，從產(chǎn)業(yè)化角度來看，鈣鈦礦電池有兩個顯著缺點，一是穩(wěn)定性較差，二是在大面積應用時效率損失問題?！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)化的關鍵問題?！痹搶＜曳Q。

產(chǎn)品良率問題構成了鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化進程的另一大挑戰(zhàn)。據(jù)了解，鈣鈦礦材料本身的結晶時間短，生產(chǎn)中的工藝窗口時間只有幾秒，造成了生產(chǎn)上的困難。除此以外，在制備鈣鈦礦電池的過程中，一個壞點、一?；覊m都有可能影響整個電池面板的效率，影響了其大面積應用時的效率。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題。

范斌認為，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。他進一步解釋說，傳統(tǒng)晶硅技術多是在國外引進的基礎上再創(chuàng)新，而鈣鈦礦在實驗室里被用于太陽能電池是2009年，該技術僅用了15年，便走出實驗室走上產(chǎn)線，并進入商業(yè)化初期，這完全是從無到有?！耙虼?，該技術大規(guī)模鋪開、應用，還需要過一關，就是大家相信它可以用?！狈侗笳f道，這需要建足夠多的示范電站，運行足夠長的時間，讓更多人看到并產(chǎn)生信任。

范斌強調，鈣鈦礦與晶硅之間不是競爭關系，而是賦能。

業(yè)界人士普遍預計，在鈣鈦礦疊層電池實現(xiàn)量產(chǎn)前，未來2~3年N型TOPCon技術仍將保持市場主流地位。

晶科首席技術官金浩表示：“TOPCon電池及其升級技術仍具有廣闊的提效空間，未來3年效率有望達到28%以上，逼近單結晶硅電池效率極限。隨著工藝的持續(xù)優(yōu)化和規(guī)模效應的逐步釋放，TOPCon技術的經(jīng)濟性將日益凸顯。預計在未來將主導光伏技術演進，并為鈣鈦礦疊層等下一代技術奠定基礎?！?/p>

在極電光能聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁于振瑞看來，未來光伏市場將是多種技術并存的局面?！霸诖笮偷孛婀夥娬竞凸I(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)勢而競爭力強；在一些土地資源稀缺、單位面積內需要安裝更多光伏裝機的情況下，例如戶用屋頂光伏電站，晶硅與鈣鈦礦的疊層電池由于具備高效率的優(yōu)勢而競爭力強；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）市場上具備突出的競爭優(yōu)勢。”于振瑞稱。

作者丨張維佳編輯丨邱江勇美編丨馬利亞監(jiān)制丨趙晨