“從2023年開始，鈣鈦礦電池技術(shù)也將正式步入量產(chǎn)元年，在跨越量產(chǎn)這道最主要的門檻之后，鈣鈦礦將闊步邁向?qū)嵶C應(yīng)用的新紀(jì)元。”5月23日，第十六屆（2023）國際太陽能光伏與智慧能源（上海）大會(huì)上，協(xié)鑫（集團(tuán)）控股有限公司董事長朱共山在開幕式上發(fā)表《大變局時(shí)代的新能源生態(tài)躍遷圖》的主題演講，說今年將會(huì)有鈣鈦礦電池的量產(chǎn)。

對于光伏行業(yè)來說，鈣鈦礦電池的量產(chǎn)絕不是一件小事。所謂鈣鈦礦型太陽能電池（perovskite solar cells），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，完全不同于目前的晶硅太陽能電池。根據(jù)中信建投發(fā)布的研報(bào)，鈣鈦礦電池理論值與實(shí)驗(yàn)室效率均已超過晶硅表現(xiàn)，鈣鈦礦電池/組件生產(chǎn)過程與晶硅大不同，更具經(jīng)濟(jì)性。

“如果鈣鈦礦電池真的開始取代晶硅電池，那行業(yè)將面臨新一輪的洗牌。但是，鈣鈦礦電池目前為止還是存在一些問題沒有突破。我們還是要看他（朱共山）說得量產(chǎn)怎么定義，如果說這個(gè)量產(chǎn)是100MW級別的，那也是量產(chǎn)，但還不足以現(xiàn)在就顛覆行業(yè)。但如果這個(gè)量產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入GW級別了，那就不一樣了。”江蘇某組件企業(yè)的高管對《華夏時(shí)報(bào)》記者說。

鈣鈦礦電池今年量產(chǎn)？

鈣鈦礦型太陽能電池完全不同于目前的晶硅太陽能電池。據(jù)中信建投發(fā)布的研報(bào)，鈣鈦礦電池具有效率和成本兩大優(yōu)勢：第一，鈣鈦礦電池理論值與實(shí)驗(yàn)室效率均已超過晶硅表現(xiàn)。理論上，單結(jié)鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)化效率可達(dá)33%，疊層可達(dá)44%以上；實(shí)驗(yàn)室來看，單結(jié)鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)化效率已達(dá)25.6%，鈣鈦礦－硅疊層電池已達(dá)31.3%，6月全鈣鈦礦疊層電池效率已達(dá)28%。而晶體硅太陽能電池光電轉(zhuǎn)化的理論極限效率為29.43%，實(shí)驗(yàn)室效率停留在26.7%；第二，鈣鈦礦電池/組件生產(chǎn)過程與晶硅大不同，更具經(jīng)濟(jì)性。不同于晶硅路線要經(jīng)歷硅料、硅片、電池片、組件四個(gè)環(huán)節(jié)方可制備晶硅組件，鈣鈦礦組件制備僅需單一工廠，且生產(chǎn)過程耗時(shí)較晶硅大幅縮短，能耗也大為降低，鈣鈦礦材料成本占比極低。

由于這些優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)有多家上市公司布局鈣鈦礦。據(jù)《華夏時(shí)報(bào)》記者不完全統(tǒng)計(jì)，除了協(xié)鑫以外，目前已有約20家上市公司展現(xiàn)了對鈣鈦礦的興趣，其中包括寧德時(shí)代。早在去年，寧德時(shí)代就表示正在搭建100MW中試線，目標(biāo)尺寸1.2mx0.6m。協(xié)鑫科技2021年就下線了尺寸為1mx2m的全球最大尺寸鈣鈦礦組件。杭蕭鋼構(gòu)也曾在互動(dòng)平臺(tái)上稱，子公司合特光電投產(chǎn)首條晶硅薄膜+鈣鈦礦疊層電池中試線，目標(biāo)轉(zhuǎn)化效率為28%以上。此外，隆基綠能、天合光能、晶科能源、東方日升、通威股份、中來股份等光伏行業(yè)龍頭企業(yè)均公開表示，已有設(shè)立專門團(tuán)隊(duì)展開對相關(guān)技術(shù)的研究。

從具體的推進(jìn)進(jìn)度來看，協(xié)鑫無疑是目前進(jìn)度最快的公司之一。“從小面積到大尺寸、高效率，從實(shí)驗(yàn)室到生產(chǎn)線、產(chǎn)業(yè)化，從單結(jié)到與晶硅疊加，目前轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到30%以上，即將開啟一個(gè)巨大的光電應(yīng)用新空間。鈣鈦礦將出現(xiàn)在柔性可穿戴電子設(shè)備、輕量化便攜發(fā)電裝置、汽車、光伏玻璃建筑一體化、電腦、手機(jī)等消費(fèi)終端，近距離嵌入人們的衣食住行用之中。”朱共山在大會(huì)上如是表態(tài)。

技術(shù)難題解決了嗎？

不過，對于鈣鈦礦電池是否將開始引發(fā)光伏行業(yè)洗牌，市場仍有不同意見。

東方財(cái)富證券曾發(fā)布研報(bào)，總結(jié)鈣鈦礦電池技術(shù)五點(diǎn)不足之處：第一，尺寸小。轉(zhuǎn)換效率較高的鈣鈦礦電池其尺寸均為實(shí)驗(yàn)室級別，未達(dá)到商業(yè)化尺寸；第二，穩(wěn)定性差。氧氣氧化、光輻照、紫外線等都會(huì)對鈣鈦礦電池穩(wěn)定性產(chǎn)生顯著影響；第三，壽命相對較短。目前，鈣鈦礦電池壽命不長，其最高壽命為3000小時(shí)，但晶硅電池壽命為25年；第四，原料毒性。鈣鈦礦電池原料中含鉛元素，具有毒性，可能對環(huán)境造成一定的污染；第五，涂覆技術(shù)不成熟。鈣鈦礦層沒法均勻涂抹在設(shè)備表面，對器件性能有明顯負(fù)面影響，需要開發(fā)更好的噴涂工藝。正是由于這些缺點(diǎn)，市場對鈣鈦礦的商業(yè)化前景仍有爭議。

“我們還是要看他（朱共山）說的量產(chǎn)怎么定義，如果說這個(gè)量產(chǎn)是100MW級別的，那也是量產(chǎn)，但還不足以現(xiàn)在就顛覆行業(yè)。但如果這個(gè)量產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入GW級別了，那就不一樣了。”江蘇某光伏組件企業(yè)的高管如是對《華夏時(shí)報(bào)》記者表示。

他認(rèn)為，理論上的數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)室里的數(shù)據(jù)，很多時(shí)候和實(shí)際跑出來的數(shù)據(jù)差別很大。而且即便技術(shù)真的很優(yōu)越，也要看整個(gè)供應(yīng)鏈的環(huán)境和配套。他堅(jiān)持認(rèn)為，三到五年內(nèi)鈣鈦礦電池并不會(huì)有明確的商業(yè)空間。

“光伏行業(yè)的技術(shù)升級迭代更新比較快，也存在著不同技術(shù)路線問題，目前鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性、大尺寸等問題有待攻關(guān)，鈣鈦礦技術(shù)更多的還是做新型電池疊層工藝，單純的鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化之路也是處于萌芽狀態(tài)。基于全球鈣鈦礦技術(shù)的科研人員比較多，一是學(xué)術(shù)研究發(fā)展的需要；二是技術(shù)起步比較容易、工藝突破比較難，完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化規(guī)模化發(fā)展還是有路要走。目前階段的鈣鈦礦電池技術(shù)更多的是給晶硅電池技術(shù)的賦能，增加鈣鈦礦技術(shù)的HJT異質(zhì)結(jié)疊層電池應(yīng)該是技術(shù)融合的最佳突破路徑，達(dá)到30%光電轉(zhuǎn)換效率的可能性比較大，這是單純的晶硅技術(shù)電池?zé)o法觸及的，需要鈣鈦礦技術(shù)的賦能加持下的合力作用。鈣鈦礦電池雖然投資成本低、轉(zhuǎn)換效率潛力也高，但是其衰減快、壽命短問題、難以實(shí)現(xiàn)大尺寸等一系列問題都需要不斷地解決和提升，才能具有大范圍商業(yè)化推廣的條件。”金辰股份常務(wù)副總裁祁海珅認(rèn)為，把鈣鈦礦技術(shù)與晶硅技術(shù)結(jié)合的HJT異質(zhì)結(jié)疊層電池或許是更有可能在短期見到效果的路線。

“GW級肯定是我們的目標(biāo)，但從今年來說，我們最關(guān)鍵的還是實(shí)現(xiàn)18%以上的轉(zhuǎn)化效率。”協(xié)鑫科技相關(guān)人士告訴記者。

據(jù)該人士介紹，18%的轉(zhuǎn)化效率對鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化來說意義重大。目前市面上1m×2m的晶硅組件實(shí)際效率為20%左右，因與晶硅組件的電路結(jié)構(gòu)不同，同等效率的鈣鈦礦組件發(fā)電量平均比晶硅高5%。如果協(xié)鑫光電100MW產(chǎn)線能夠量產(chǎn)18%的大尺寸組件，結(jié)合鈣鈦礦組件更低的制造成本，公司的鈣鈦礦組件即可在光伏市場具備相當(dāng)?shù)母偁巸?yōu)勢。