關(guān)注光伏鈣鈦礦 | 從全球鈣鈦礦專利榜單，看中國光伏搶占晶硅-鈣鈦礦疊層電池新賽道

新華財(cái)經(jīng)南京4月30日電（吳瓊）世界知識產(chǎn)權(quán)日之際，全球知名知識產(chǎn)權(quán)綜合信息服務(wù)提供商IPRdaily發(fā)布全球鈣鈦礦太陽能電池發(fā)明專利榜單，中國的企業(yè)和高校展現(xiàn)強(qiáng)勁實(shí)力，在排名前30的企業(yè)中，有16家來自中國，其中，天合光能以481件專利力壓松下（347件）、牛津光伏（365件）等國際巨頭，成為全球唯一躋身鈣鈦礦專利前三的中國企業(yè)。

鈣鈦礦憑借高轉(zhuǎn)化率、低成本等突出優(yōu)勢成為光伏技術(shù)的新生力量。不過，穩(wěn)定性欠佳、大面積制備困難、標(biāo)準(zhǔn)化滯后以及環(huán)保爭議等問題，也給其發(fā)展帶來挑戰(zhàn)。隨著技術(shù)的不斷突破，鈣鈦礦的應(yīng)用前景依然廣闊，有望重塑光伏產(chǎn)業(yè)格局。

鈣鈦礦電池技術(shù)、成本優(yōu)勢突出

鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池。在效率潛力上，單結(jié)鈣鈦礦的理論極限約為33%，若采用焦晶硅-鈣鈦礦疊層設(shè)計(jì)，理論效率可高達(dá)43%，遠(yuǎn)超當(dāng)前主流的TOPCon等技術(shù)。成本方面，鈣鈦礦的原材料成本占比不足5%，且設(shè)備投資相對較低，此外，其生產(chǎn)流程也更為簡單，耗時(shí)更短。在應(yīng)用場景上，鈣鈦礦的薄膜形態(tài)可制成柔性、半透明甚至彩色組件，適配建筑幕墻、汽車天窗、可穿戴設(shè)備等多種場景，而傳統(tǒng)光伏技術(shù)應(yīng)用則相對受限。

政府層面，國家、地方正加快政策布局，著力支持鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2021年，國家能源局、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，提到開展高效鈣鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)示范試驗(yàn)。山東、廣東、江蘇、上海、浙江、河南等一些地方也已經(jīng)出臺相關(guān)政策并積極布局鈣鈦礦技術(shù)領(lǐng)域。

企業(yè)層面，隆基綠能、天合光能、協(xié)鑫光電、極電光能等紛紛聚焦晶硅-鈣鈦礦疊層電池展開研發(fā)攻關(guān)，穩(wěn)定性、大面積制備等難題逐步攻克。制約鈣鈦礦從實(shí)驗(yàn)室進(jìn)展進(jìn)入大規(guī)模量產(chǎn)存在兩大核心因素：一是穩(wěn)定性不足。在濕熱環(huán)境下，鈣鈦礦組件的壽命僅1萬小時(shí)左右（約10年），遠(yuǎn)低于晶硅組件的25年標(biāo)準(zhǔn)。二是大面積制備有困難。在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下，小面積鈣鈦礦電池容易實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換效率，但一旦擴(kuò)大制備面積，溶液涂布難以保證均勻性，易出現(xiàn)厚度不均勻、結(jié)晶質(zhì)量參差不齊等問題，進(jìn)而影響轉(zhuǎn)換效率。此外，材料的環(huán)保爭議、標(biāo)準(zhǔn)化滯后等也是目前行業(yè)發(fā)展面臨的重要問題。如，當(dāng)前通用光伏標(biāo)準(zhǔn)已超過500項(xiàng)，但鈣鈦礦專有標(biāo)準(zhǔn)卻不到10項(xiàng)。

為解決這些問題，天合光能等一批龍頭企業(yè)不斷優(yōu)化材料體系、制備工藝及生產(chǎn)設(shè)備。如，天合光能在控制大面積薄膜沉積和材料生長方面取得重要突破，其自主研發(fā)出210mm大面積鈣鈦礦／晶體硅兩端疊層太陽電池，最高效率達(dá)到31.1%，創(chuàng)造世界紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室小面積到量產(chǎn)級尺寸的效率躍升；協(xié)鑫光電自研“噴涂+刮涂”工藝，實(shí)現(xiàn)大面積均勻薄膜制備，并且開發(fā)無鉛鈣鈦礦材料，降低了環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)；極電光能采用真空蒸鍍+溶液法混合工藝，提升了薄膜均勻性，并開發(fā)了高穩(wěn)定性封裝技術(shù)，組件壽命超過2000小時(shí)。

在多領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊

與傳統(tǒng)晶硅組件一樣，鈣鈦礦組件亦有剛性和柔性的產(chǎn)品設(shè)計(jì)。剛性鈣鈦礦組件可應(yīng)用于BIPV、地面電站等場景。江蘇、浙江在此方面已有相關(guān)實(shí)踐，如無錫宛山湖生態(tài)科技城采用半透明組件，建成全球首座鈣鈦礦幕墻商業(yè)大樓，平衡采光與發(fā)電需求；近年2月投運(yùn)的余杭區(qū)政府屋頂光伏項(xiàng)目，采用鈣鈦礦組件，預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)年均113萬度發(fā)電，減排超千噸二氧化碳。

基于其超、薄、柔、透等特點(diǎn)，柔性鈣鈦礦組件可實(shí)現(xiàn)彎曲、折疊，方便攜帶和安裝，也可集成到車載等場景中。如，寧德時(shí)代建立的鈣鈦礦中試線專注于車載場景，單組件功率密度達(dá)170W/㎡；TCL華星光電則開發(fā)出可卷曲鈣鈦礦顯示屏，兼具發(fā)電與顯示功能；吉利汽車與纖納光電合作的鈣鈦礦車頂組件，每平方米發(fā)電功率達(dá)150W，可為電動汽車增加日均50公里續(xù)航。

此外，鈣鈦礦的抗輻射性、弱光適應(yīng)性等特殊性能使其在太空與物聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域展現(xiàn)強(qiáng)大潛力。（完）

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編輯：于青

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