鈣鈦礦疊層電池的研發(fā)再次取得進(jìn)展。日前，北京理工大學(xué)等國內(nèi)單位科研團(tuán)隊合作，成功突破鈣鈦礦疊層太陽能電池制備技術(shù)難題，并開發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)32.5%且具有長期運行穩(wěn)定性的鈣鈦礦疊層太陽能電池。

在協(xié)鑫集團(tuán)董事長朱共山看來，鈣鈦礦疊層效率的起點，比目前晶硅組件效率的終點都要高，未來十年，鈣鈦礦都將處于黃金時代。

不過需要注意的是，盡管鈣鈦礦疊層電池有著轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢，但該電池的商業(yè)化還有諸多問題需要克服。

企業(yè)積極布局

當(dāng)前太陽能電池主要為晶硅電池，其光電轉(zhuǎn)換效率在26%左右，目前晶硅電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄是隆基綠能創(chuàng)造的27.3%。

鈣鈦礦疊層電池是一種新型太陽能電池，由晶硅和鈣鈦礦兩種材料組合吸光，相較傳統(tǒng)晶硅電池具有發(fā)電成本低、光電轉(zhuǎn)換效率高的特點。目前鈣鈦礦疊層電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄是隆基綠能創(chuàng)造的34.6%。

目前，光伏電池技術(shù)正由P型向N型迭代。“鈣鈦礦電池則被看做未來的新一代電池技術(shù)，與現(xiàn)有技術(shù)相比擁有明顯的優(yōu)勢，其原材料取材更加廣泛，生產(chǎn)流程更加簡便，轉(zhuǎn)換率大幅度提高，應(yīng)用場景更加廣泛且環(huán)保。因此不少光伏企業(yè)目前均積極布局鈣鈦礦疊層技術(shù)。”某投資顧問屈放在接受媒體采訪時表示。

隆基綠能總裁李振國曾公開表示：“鈣鈦礦疊層電池的理論效率極限可達(dá)43%，被公認(rèn)為是突破單結(jié)晶硅電池效率極限的主流技術(shù)方案。”

但長期以來，這款新型電池在制備過程中，常出現(xiàn)鈣鈦礦薄膜不均勻和晶體質(zhì)量差等問題，導(dǎo)致成品出現(xiàn)缺陷，影響光電轉(zhuǎn)換率和使用壽命。為此，相關(guān)企業(yè)、高校、科研單位都在積極進(jìn)行研發(fā)突破。

據(jù)北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院教授陳棋介紹，該團(tuán)隊創(chuàng)新提出寬帶隙鈣鈦礦結(jié)晶控制策略，在前驅(qū)液中添加長鏈烷基胺，促使高質(zhì)量晶核加速“生長”，抑制低質(zhì)量晶核“生長”，從而制備出均勻的高質(zhì)量寬帶隙鈣鈦礦薄膜。

基于這一創(chuàng)新思路，該團(tuán)隊分別制備出1平方厘米和25平方厘米的鈣鈦礦疊層電池，對應(yīng)實現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)換效率為32.5%和29.4%，均優(yōu)于傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池。此外，經(jīng)過最大功率點跟蹤測試后，樣品展現(xiàn)出長期運行穩(wěn)定性。

陳棋表示，該成果為鈣鈦礦疊層太陽能電池發(fā)展打下關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ)，有望推動其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，提升光伏發(fā)電效能，助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。

“高轉(zhuǎn)換效率和低制造成本，使鈣鈦礦疊層電池有望成為未來光伏市場的主流技術(shù)。特別是在與HJT（異質(zhì)結(jié)）電池結(jié)合形成疊層電池方面，具有更大的潛力。”屈放表示。

市場前景廣闊

盡管鈣鈦礦電池具有諸多優(yōu)勢，但在業(yè)內(nèi)看來，其在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。“低成本規(guī)模化生產(chǎn)還存在工藝難度、穩(wěn)定性等主要難點。”隆基綠能相關(guān)負(fù)責(zé)人對《采訪者表示。

雖然面臨諸多挑戰(zhàn)，但在業(yè)界看來，鈣鈦礦疊層電池在光伏領(lǐng)域的前景仍然廣闊。可以說，盡管面臨材料穩(wěn)定性和生產(chǎn)工藝等挑戰(zhàn)，但隨著技術(shù)的不斷突破和工藝的持續(xù)優(yōu)化，鈣鈦礦疊層電池的市場前景令人期待。據(jù)悉，目前，隆基綠能、晶科能源、通威股份、協(xié)鑫集團(tuán)等光伏龍頭都在加碼布局，推動其商業(yè)化進(jìn)程。

隆基綠能6月19日宣布，其商業(yè)化M6尺寸晶硅—鈣鈦礦疊層電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了30.1%，這較此前該技術(shù)的世界紀(jì)錄提升了1.5%。

“1.5%是一個相當(dāng)大幅度的效率提升，這意味著，鈣鈦礦疊層電池的商業(yè)化進(jìn)程在加速。”屈放稱。

在朱共山給出的時間表中，鈣鈦礦疊層量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率將在2024年實現(xiàn)突破，2025年鈣鈦礦疊層組件產(chǎn)能將陸續(xù)放量，2026年實現(xiàn)大規(guī)模制造，2027年疊層產(chǎn)能迎來大爆發(fā)，并以巨大的后發(fā)優(yōu)勢“頂點起跳”，用10多年時間完成晶硅電池50年的技術(shù)演進(jìn)之路。

“光伏行業(yè)是一個以成本為導(dǎo)向的行業(yè)，降本增效是發(fā)展核心，而持續(xù)提升光伏電池的轉(zhuǎn)換效率是降低整個光伏發(fā)電成本的有效舉措。一旦這種高效率的電池技術(shù)真正實現(xiàn)量產(chǎn)，將促進(jìn)光伏發(fā)電成本大幅下降，對于推動我國乃至全球光伏市場的增長都有幫助，而光伏市場的增長也會帶動整個能源變革和能源轉(zhuǎn)型。”中國光伏行業(yè)協(xié)會副秘書長江華表示。