Gessey會(huì)議紀(jì)要2025年SNEC系列（三）： 12日國(guó)內(nèi)外學(xué)者與技術(shù)人員共同探討鈣鈦礦光伏技術(shù)突破 ——從實(shí)驗(yàn)室到GW級(jí)產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵躍遷

在全球能源轉(zhuǎn)型加速的背景下，光伏技術(shù)正經(jīng)歷從“效率提升”到“產(chǎn)業(yè)重構(gòu)”的關(guān)鍵跨越。2023年全球光伏新增裝機(jī)量突破390GW，同比增長(zhǎng)53%，而鈣鈦礦技術(shù)憑借理論效率極限33%、材料成本下降潛力超50%的優(yōu)勢(shì)，成為突破傳統(tǒng)技術(shù)瓶頸的核心方向。從Steve Albrecht團(tuán)隊(duì)29.8%的疊層效率突破，到協(xié)鑫光電AI驅(qū)動(dòng)的高通量研發(fā)體系，鈣鈦礦正以前所未有的速度從實(shí)驗(yàn)室邁向產(chǎn)業(yè)化——其年均效率提升1.5個(gè)百分點(diǎn)、組件成本下降曲線（學(xué)習(xí)率18%）顯著優(yōu)于PERC、TOPCon等傳統(tǒng)技術(shù)。本文將系統(tǒng)梳理鈣鈦礦光伏在效率、穩(wěn)定性、AI賦能及產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的最新進(jìn)展，探討其如何重塑光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)版圖與市場(chǎng)格局。

·重點(diǎn)提要

1. 效率突破：Steve Albrecht團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)29.8%鈣鈦礦/硅疊層效率，填充因子提升至83.2%；于振瑞披露單結(jié)電池效率達(dá)26.7%，疊層效率27.3%。   

2. 穩(wěn)定性革新：2D/3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)使T80壽命突破5.1萬(wàn)小時(shí)（85℃/85%RH），封裝技術(shù)將鉛泄漏量降至0.08mg/m2。

3.AI驅(qū)動(dòng)研發(fā)：機(jī)器學(xué)習(xí)篩選效率提升6.8倍，協(xié)鑫光電高通量設(shè)備單日產(chǎn)能達(dá)300片，開(kāi)發(fā)周期縮短至3個(gè)月。   

4. 產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程：1.2m×0.6m組件量產(chǎn)效率18.6%，2025年目標(biāo)成本0.8元/W，GW級(jí)產(chǎn)線預(yù)計(jì)2024Q4投產(chǎn)。   

5. 檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)：快速壽命成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)5秒/幀檢測(cè)，南德認(rèn)證構(gòu)建12項(xiàng)評(píng)估體系，推動(dòng)IEC標(biāo)準(zhǔn)適配鈣鈦礦組件。

·詳細(xì)內(nèi)容

1.效率與穩(wěn)定性：技術(shù)突破的核心戰(zhàn)場(chǎng)

鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正面臨雙重挑戰(zhàn)——效率極限與長(zhǎng)期穩(wěn)定性。Steve Albrecht教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)帶隙工程將頂電池帶隙精準(zhǔn)調(diào)控至1.68±0.02 eV，結(jié)合自組裝單層材料Me-4PACz，使疊層電池效率突破29.8%，填充因子（FF）從78%躍升至83.2%。這一進(jìn)展直接回應(yīng)了市場(chǎng)對(duì)高效組件的需求，尤其是在全球光伏裝機(jī)量持續(xù)增長(zhǎng)的背景下（2023年全球新增裝機(jī)量達(dá)390GW，同比增長(zhǎng)53%）。   

穩(wěn)定性方面，于振瑞團(tuán)隊(duì)通過(guò)2D/3D異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)將T80壽命提升至5.1萬(wàn)小時(shí)（相當(dāng)于34年戶外使用），較2022年數(shù)據(jù)增長(zhǎng)近3倍。Ashraf Uddin教授的封裝技術(shù)則通過(guò)Ti-BALDH/TA混合溶液實(shí)現(xiàn)每小時(shí)2.1-2.5個(gè)樣品的封裝效率，鉛泄漏量控制在0.08mg/m2以下，達(dá)到歐盟RoHS指令限值的1/25。這些突破為鈣鈦礦組件通過(guò)IEC61215標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證提供了技術(shù)支撐，而當(dāng)前PERC技術(shù)的市場(chǎng)份額（2023年占比約55%）或?qū)⒁蜮}鈦礦的穩(wěn)定性提升而受到?jīng)_擊。

2.AI與高通量技術(shù)：研發(fā)范式的革命性轉(zhuǎn)變

Kaining Ding博士團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的12,000組材料數(shù)據(jù)庫(kù)，結(jié)合貝葉斯優(yōu)化算法，將材料篩選效率提升至傳統(tǒng)方法的6.8倍。其優(yōu)化的FA0.83Cs0.17Pb(I0.87Br0.13)3組分使效率從21.5%提升至24.7%，濕熱穩(wěn)定性突破1000小時(shí)。這一成果標(biāo)志著鈣鈦礦研發(fā)從“試錯(cuò)法”向“數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)”的轉(zhuǎn)型，而協(xié)鑫光電的第四代高通量設(shè)備則進(jìn)一步將單日產(chǎn)能提升至300片，開(kāi)發(fā)周期從18個(gè)月縮短至3個(gè)月。   

這種技術(shù)躍遷直接降低了研發(fā)成本。以協(xié)鑫光電為例，其組件制造成本已控制在0.25美元/W以下，較當(dāng)前PERC技術(shù)（約0.18美元/W）具備顯著競(jìng)爭(zhēng)力。隨著GW級(jí)產(chǎn)線投產(chǎn)（預(yù)計(jì)2024Q4），鈣鈦礦組件價(jià)格有望降至0.8元/W，較當(dāng)前1.2元/W下降33%，這將加速其在分布式光伏市場(chǎng)的滲透（當(dāng)前分布式裝機(jī)占比約40%）。

3.產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程：從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線的關(guān)鍵跨越

于振瑞指出，1.2m×0.6m組件量產(chǎn)效率已達(dá)18.6%，但距實(shí)驗(yàn)室26%的紀(jì)錄仍有差距，主要瓶頸在于大面積涂布工藝（均勻性控制±5%）和金屬氧化物傳輸層沉積（成品率<90%）。三菱化學(xué)的無(wú)金屬p型摻雜技術(shù)通過(guò)芳基聚合物實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率提升三個(gè)數(shù)量級(jí)，為倒置結(jié)構(gòu)鈣鈦礦電池的商業(yè)化提供了新路徑。   

imec團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的781 cm2半透明模塊，效率達(dá)16.8%，開(kāi)路電壓1.8V，展示了鈣鈦礦/硅四端串聯(lián)應(yīng)用的潛力。而嚴(yán)昀哲團(tuán)隊(duì)構(gòu)建的12項(xiàng)評(píng)估體系，已應(yīng)用于4家企業(yè)中試線，推動(dòng)T80壽命提升至1568小時(shí)（85℃/85%RH）。這些進(jìn)展表明，鈣鈦礦技術(shù)正從“實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新”向“規(guī)?；圃臁边^(guò)渡，其年均效率提升1.5個(gè)百分點(diǎn)、成本下降曲線（學(xué)習(xí)率18%）均優(yōu)于第一代晶硅技術(shù)。

4.檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)：產(chǎn)業(yè)化落地的最后一塊拼圖

Puqun Wang博士的快速壽命成像技術(shù)，通過(guò)1 kHz調(diào)制激光實(shí)現(xiàn)5秒/幀檢測(cè)，較傳統(tǒng)TRPL技術(shù)提速100倍。該技術(shù)在15×15 cm2組件中成功捕捉到200-300 μm異質(zhì)結(jié)晶域，為工藝優(yōu)化提供了直接依據(jù)。而南德認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)化體系，通過(guò)原子層沉積SnO2電子傳輸層將界面缺陷密度降至101? cm?3，熱膨脹系數(shù)失配率從12.7%降至4.3%。

這些檢測(cè)與標(biāo)準(zhǔn)體系的完善，為鈣鈦礦組件通過(guò)IEC61215認(rèn)證鋪平了道路。當(dāng)前，鈣鈦礦技術(shù)的市場(chǎng)滲透率不足1%，但隨著檢測(cè)效率提升和成本下降，預(yù)計(jì)到2030年其市場(chǎng)份額將突破10%，成為繼PERC、TOPCon、HJT之后的第四大技術(shù)路線。

·總結(jié)與展望

鈣鈦礦光伏技術(shù)的突破，正在重塑光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)版圖。從Steve Albrecht的29.8%疊層效率，到于振瑞的5.1萬(wàn)小時(shí)穩(wěn)定性；從AI驅(qū)動(dòng)的材料篩選，到高通量設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，每一項(xiàng)進(jìn)展都在推動(dòng)鈣鈦礦從“概念驗(yàn)證”走向“規(guī)模化生產(chǎn)”。然而，挑戰(zhàn)依然存在：大面積涂布工藝的均勻性、金屬氧化物傳輸層的成品率、封裝材料的濕熱穩(wěn)定性，以及產(chǎn)業(yè)鏈配套不足（關(guān)鍵設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率<30%）等問(wèn)題，仍需通過(guò)跨學(xué)科協(xié)作解決。但可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著GW級(jí)產(chǎn)線投產(chǎn)和成本降至0.8元/W以下，鈣鈦礦技術(shù)將在2025年前后迎來(lái)爆發(fā)式增長(zhǎng)，為全球光伏裝機(jī)量（預(yù)計(jì)2030年達(dá)5000GW）貢獻(xiàn)關(guān)鍵力量。

這場(chǎng)技術(shù)革命，不僅是效率與穩(wěn)定性的競(jìng)賽，更是研發(fā)范式與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重構(gòu)。當(dāng)鈣鈦礦組件的效率突破30%，當(dāng)AI算法預(yù)測(cè)的材料進(jìn)入中試階段，當(dāng)檢測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)秒級(jí)成像，光伏行業(yè)將迎來(lái)真正的“下一代技術(shù)”時(shí)代。