鈣鈦礦全球要聞概覽

光因科技全鈣鈦礦疊層電池效率再創(chuàng)新高

近日，光因科技傳來(lái)令人振奮的消息。經(jīng)國(guó)家光伏質(zhì)檢中心權(quán)威認(rèn)證，其研發(fā)的全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池在測(cè)試中實(shí)現(xiàn)了31.27%的光電轉(zhuǎn)換效率。這一數(shù)據(jù)意義非凡，它不僅刷新了光因科技在2025年2月創(chuàng)造的30.58%的世界紀(jì)錄，更是讓全鈣鈦礦疊層技術(shù)正式邁入“31%+”的高效時(shí)代。與晶硅電池29.43%的理論極限相比，全鈣鈦礦疊層電池優(yōu)勢(shì)明顯，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展打開(kāi)了全新的想象空間。

過(guò)去三年間，光因科技在鈣鈦礦光伏電池領(lǐng)域表現(xiàn)卓越，已連續(xù)14次刷新鈣鈦礦光伏電池世界記錄，其中3次刷新全鈣鈦礦疊層電池效率紀(jì)錄。從2024年5月以29.34%的效率打破當(dāng)時(shí)世界紀(jì)錄，到如今的31.27%，不到一年時(shí)間效率提升幅度近2個(gè)百分點(diǎn)，迭代增速遠(yuǎn)超行業(yè)平均水平，處于絕對(duì)領(lǐng)先地位。

光因科技取得如此成就，得益于其構(gòu)建的“單結(jié)筑基，疊層突破”的雙軌研發(fā)戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略核心在于將鈣鈦礦單結(jié)電池做到極致，為全鈣疊層電池的發(fā)展提供堅(jiān)實(shí)技術(shù)基礎(chǔ)。在單結(jié)電池領(lǐng)域，光因科技構(gòu)建了完整的技術(shù)矩陣，通過(guò)持續(xù)研發(fā)投入和技術(shù)創(chuàng)新，在鈣鈦礦單結(jié)電池的效率和穩(wěn)定性方面取得顯著成就。在全鈣疊層電池技術(shù)方面，光因科技解決了復(fù)雜的材料配方體系優(yōu)化問(wèn)題，通過(guò)優(yōu)化材料配方、改進(jìn)器件結(jié)構(gòu)和精細(xì)化制備工藝，成功攻克諸多技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了疊層電池效率的大幅提升。不過(guò)，全鈣鈦礦疊層電池雖潛力巨大，但離商業(yè)化距離還比較遙遠(yuǎn)。相比單結(jié)電池，它需要精確調(diào)控兩層鈣鈦礦的性質(zhì)，涉及復(fù)雜的材料配方體系優(yōu)化，對(duì)材料的穩(wěn)定性和制備工藝提出了更高要求。因此，光因科技對(duì)全鈣鈦礦疊層技術(shù)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的高水平儲(chǔ)備。

我國(guó)成功破解鈣鈦礦電池壽命短難題

3月7日，華東理工大學(xué)的一項(xiàng)研究成果在國(guó)際上引起了廣泛關(guān)注。鈣鈦礦太陽(yáng)電池作為極具應(yīng)用前景的新型光伏技術(shù)，具有效率高、成本低、柔性與輕量化等優(yōu)勢(shì)，對(duì)解決能源與環(huán)境問(wèn)題具有重要意義。然而，器件不穩(wěn)定性一直是限制其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的首要挑戰(zhàn)。此前，多數(shù)鈣鈦礦電池在1000小時(shí)內(nèi)效率衰減超20%，甚至有企業(yè)實(shí)測(cè)戶(hù)外組件半年內(nèi)失效，這一短板導(dǎo)致其難以通過(guò)國(guó)際通行的IEC61215光伏組件耐久性測(cè)試，產(chǎn)業(yè)化始終難以大規(guī)模推行。

華東理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)成功找到延長(zhǎng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池壽命的關(guān)鍵方法，相關(guān)成果已發(fā)表在國(guó)際期刊《科學(xué)》上。研究發(fā)現(xiàn)，作為光伏電池的關(guān)鍵組分，鈣鈦礦材料表現(xiàn)出典型的軟晶格特性，在水氧、光照、高溫和電場(chǎng)等環(huán)境因素作用下，容易發(fā)生化學(xué)分解及結(jié)構(gòu)退化，導(dǎo)致器件效率大幅下降。通俗來(lái)講，鈣鈦礦材料在陽(yáng)光照射下會(huì)像氣球一樣反復(fù)膨脹收縮，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)“內(nèi)傷”破裂。這種材料遇光會(huì)膨脹超過(guò)1%，內(nèi)部晶體相互擠壓產(chǎn)生破壞力，如同反復(fù)折疊的紙最終會(huì)斷裂。

為解決這一問(wèn)題，科研人員想出了給材料穿“防彈衣”的妙招。他們用世界上最堅(jiān)硬的材料之一石墨烯，加上特殊透明塑料，制成只有頭發(fā)絲萬(wàn)分之一的超薄保護(hù)層。實(shí)驗(yàn)證明，這層“防護(hù)服”能讓材料抗壓能力翻倍，把膨脹幅度從0.31%降到0.08%，就像給易碎品加了抗震包裝。經(jīng)過(guò)嚴(yán)格測(cè)試，裝上這種保護(hù)層的太陽(yáng)能電池創(chuàng)下新紀(jì)錄：在模擬日常使用的強(qiáng)光高溫環(huán)境下，持續(xù)工作3670小時(shí)（約153天）后，仍能保持97%的發(fā)電效率，這是目前同類(lèi)電池中最長(zhǎng)的穩(wěn)定工作時(shí)間，意味著實(shí)際應(yīng)用成為可能。這一突破不僅給出了解決方案，更刷新了科學(xué)界的認(rèn)知。

天合光能鈣鈦礦/晶體硅兩端疊層組件功率創(chuàng)世界紀(jì)錄

3月23日，天合光能發(fā)布重磅消息。其光伏科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的210大尺寸鈣鈦礦/晶體硅兩端疊層組件（面積3.1平方米），經(jīng)過(guò)TüV南德意志集團(tuán)測(cè)試實(shí)驗(yàn)室認(rèn)證，峰值功率達(dá)808W，成為全球首塊功率突破800W門(mén)檻的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸光伏組件產(chǎn)品，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，在鈣鈦礦/晶體硅疊層技術(shù)領(lǐng)域具有劃時(shí)代意義。

當(dāng)前，晶硅電池理論效率極限為29.4%，根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)統(tǒng)計(jì)，目前主流光伏電池技術(shù)路線達(dá)到的效率已經(jīng)在26%以上，晶硅電池轉(zhuǎn)化效率在逐步貼近其天花板。而鈣鈦礦材料帶隙根據(jù)組分的不同可在較大的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)，單結(jié)鈣鈦礦電池理論轉(zhuǎn)化效率可達(dá)33%，鈣鈦礦疊層電池理論效率可達(dá)45%。因此，開(kāi)發(fā)效率更高的疊層電池已成為產(chǎn)業(yè)新的關(guān)注點(diǎn)。天合光能披露，鈣鈦礦/晶體硅疊層技術(shù)憑借其高電池效率，將成為下一代光伏技術(shù)的風(fēng)向標(biāo)，有望實(shí)現(xiàn)由“硅基電池”向“疊層電池”的歷史性跨越。天合光能自2014年開(kāi)始深入布局鈣鈦礦疊層技術(shù)，此次創(chuàng)世界紀(jì)錄的成果也是其多年技術(shù)積累的體現(xiàn)。

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化前景引發(fā)關(guān)注

鈣鈦礦電池作為下一代光伏技術(shù)的“希望之星”，備受業(yè)界關(guān)注。其具有接近晶硅電池極限的26%實(shí)驗(yàn)室效率、僅為晶硅電池1/3的1元/瓦潛在成本以及可柔性化的特點(diǎn)。全國(guó)人大代表、金晶集團(tuán)董事長(zhǎng)王剛表示，鈣鈦礦電池的柔性化、弱光發(fā)電特性使其可廣泛應(yīng)用于建筑一體化（BIPV）、分布式光伏等領(lǐng)域。將其納入國(guó)家和省級(jí)“十五五”規(guī)劃，對(duì)于鞏固我國(guó)在全球綠色能源產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)權(quán)具有重要意義。

出于對(duì)鈣鈦礦光伏電池前景的看好，多家上市公司已積極布局相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈。不過(guò)，目前鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化仍面臨一些挑戰(zhàn)。除了前文提到的全鈣鈦礦疊層電池商業(yè)化不成熟以及鈣鈦礦電池穩(wěn)定性不足的問(wèn)題外，還存在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不完善、市場(chǎng)接受度有待提高等問(wèn)題。但隨著光因科技、華東理工大學(xué)、天合光能等企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)的不斷突破，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程有望加速。

鈣鈦礦技術(shù)突破對(duì)全球能源格局的影響

鈣鈦礦技術(shù)的一系列突破，對(duì)全球能源格局將產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。從能源供應(yīng)角度來(lái)看，鈣鈦礦電池的高轉(zhuǎn)化效率和低成本優(yōu)勢(shì)，有望增加太陽(yáng)能在能源結(jié)構(gòu)中的占比。如果大規(guī)模應(yīng)用，將為全球提供更加清潔、可持續(xù)的能源，減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴(lài)，有助于緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染問(wèn)題。

在產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)方面，掌握先進(jìn)鈣鈦礦技術(shù)的國(guó)家和企業(yè)將在全球綠色能源產(chǎn)業(yè)中占據(jù)更有利的地位。中國(guó)在鈣鈦礦技術(shù)領(lǐng)域取得的多項(xiàng)突破，如華東理工大學(xué)解決鈣鈦礦電池壽命短難題、光因科技和天合光能在電池效率和組件功率方面的創(chuàng)新，將提升我國(guó)在全球光伏產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，鞏固我國(guó)在全球綠色能源產(chǎn)業(yè)的主導(dǎo)權(quán)。同時(shí)，也會(huì)促使其他國(guó)家加大在鈣鈦礦技術(shù)研發(fā)方面的投入，推動(dòng)全球鈣鈦礦技術(shù)的發(fā)展。

鈣鈦礦技術(shù)未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)展望

未來(lái)，鈣鈦礦技術(shù)有望在多個(gè)方面取得進(jìn)一步發(fā)展。在效率提升方面，隨著研究的深入和技術(shù)的不斷創(chuàng)新，全鈣鈦礦疊層電池和鈣鈦礦/晶體硅疊層電池的轉(zhuǎn)換效率有望繼續(xù)提高，向理論效率極限邁進(jìn)。這將進(jìn)一步增強(qiáng)鈣鈦礦電池在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

在穩(wěn)定性方面，雖然華東理工大學(xué)已經(jīng)取得了重要突破，但仍有提升空間。未來(lái)可能會(huì)有更多的科研團(tuán)隊(duì)探索新的材料和方法，進(jìn)一步提高鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性和使用壽命，使其更符合大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的要求。

在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，隨著技術(shù)的成熟和成本的降低，鈣鈦礦電池有望在建筑一體化、分布式光伏、移動(dòng)能源等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈也將不斷完善，包括原材料供應(yīng)、電池生產(chǎn)設(shè)備制造、電池回收利用等環(huán)節(jié)，形成一個(gè)完整、健康的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。