每經(jīng)記者 朱成祥    每經(jīng)編輯 梁梟    

據(jù)央視新聞援引南京大學(xué)消息，該校譚海仁教授課題組研制的大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破，經(jīng)國(guó)際權(quán)威第三方機(jī)構(gòu)測(cè)試，其穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)24.5%，刷新此類(lèi)組件的世界紀(jì)錄，也為后續(xù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展打下技術(shù)基礎(chǔ)。相關(guān)論文23日發(fā)表在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。

因具有獨(dú)特的物理和化學(xué)特性，鈣鈦礦光伏材料被視為有潛力超越傳統(tǒng)晶硅電池的下一代光伏技術(shù)。

鈣鈦礦新突破

據(jù)譚海仁介紹，鈣鈦礦是新型太陽(yáng)能電池的重點(diǎn)研發(fā)方向之一。和傳統(tǒng)晶硅材料相比，鈣鈦礦光伏組件更輕、更薄，具有可彎曲、半透明等良好特性，應(yīng)用場(chǎng)景更豐富。近年來(lái)，譚海仁課題組一直致力于研究鈣鈦礦，取得小面積電池光電轉(zhuǎn)化效率28%、大面積疊層組件光電轉(zhuǎn)化效率21.7%等成果。

據(jù)南京大學(xué)固體微結(jié)構(gòu)物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室官網(wǎng)信息，鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)能電池的光電池轉(zhuǎn)換效率（PCE）有望超過(guò)單結(jié)太陽(yáng)能電池的Shockley-Queisser極限，從而成為顛覆市場(chǎng)的下一代新型光伏技術(shù)。鈣鈦礦層作為高效疊層電池制備的核心部分，其薄膜結(jié)晶質(zhì)量對(duì)電池的性能至關(guān)重要。

經(jīng)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)JET第三方認(rèn)證，譚海仁課題組研制的全鈣鈦礦疊層組件的穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)24.5%，為目前大面積鈣鈦礦電池組件的最高轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)結(jié)果已被收錄到國(guó)際權(quán)威的太陽(yáng)能電池世界紀(jì)錄效率表《Solar cell efficiency tables》中，為全鈣鈦礦疊層電池的產(chǎn)業(yè)化提供了解決方案。

除了光轉(zhuǎn)效率，鈣鈦礦另一大指標(biāo)為面積。根據(jù)新華社報(bào)道，譚海仁課題組制造的窄帶隙鈣鈦礦薄膜，與寬帶隙鈣鈦礦薄膜結(jié)合后，所形成的疊層組件面積達(dá)20.25平方厘米。

一鈣鈦礦頭部企業(yè)高管王銘（化名）在微信中對(duì)記者表示：“20平方厘米24.5%的效率，是譚老師（即譚海仁）去年（2023年）上半年的成果，估計(jì)今年還會(huì)有新的效率成果誕生。這個(gè)成果，一方面是鈣鈦礦材料本身高度的可設(shè)計(jì)性帶來(lái)的無(wú)限發(fā)展空間，另一方面是譚老師在全鈣疊層領(lǐng)域有多年的研發(fā)積累和經(jīng)驗(yàn)。”

商業(yè)化才是重點(diǎn)

事實(shí)上，鈣鈦礦商業(yè)化才是目前資本市場(chǎng)關(guān)注的核心議題。

譚海仁表示，此次突破為后續(xù)發(fā)展打下了技術(shù)基礎(chǔ)。“我們還將不斷嘗試制備面積更大、效率更高的全鈣鈦礦光伏組件，向著產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)踏實(shí)前進(jìn)。”

對(duì)于鈣鈦礦疊層多大面積才有商業(yè)化前景，協(xié)鑫光電董事長(zhǎng)范斌認(rèn)為：“至少1平方米吧。現(xiàn)在晶硅的商業(yè)化組件，接近3平方米的，效率也能達(dá)到24.5%，所以他們（譚海仁課題組）這個(gè)尺寸和效率仍然只有學(xué)術(shù)價(jià)值。”

王銘也表示：“從技術(shù)的角度，既需要解決頂電池、底電池膜層制備的問(wèn)題，又需要解決中間層對(duì)兩層電池的結(jié)合與元素隔離；從產(chǎn)業(yè)化角度，還需要解決大面積、穩(wěn)定性和低成本高節(jié)拍制備的問(wèn)題。”

對(duì)于這篇文章的意義，王銘認(rèn)為：“這篇文章是諸多技術(shù)環(huán)節(jié)中的一環(huán)向前邁進(jìn)的一步。全鈣疊層的產(chǎn)業(yè)化還有很長(zhǎng)的路要走。正如鈣鈦礦單結(jié)電池技術(shù)此前發(fā)表的諸多頂刊文章一樣，沒(méi)有哪篇文章能對(duì)技術(shù)發(fā)展起到?jīng)Q定性作用。鈣鈦礦是新技術(shù)，每個(gè)膜層材料和工藝的革新都會(huì)推動(dòng)電池整體技術(shù)的進(jìn)步。只有當(dāng)技術(shù)發(fā)展相對(duì)成熟之后，技術(shù)難關(guān)才會(huì)集中于少數(shù)幾個(gè)點(diǎn)。到那時(shí)，一項(xiàng)突破才可能對(duì)行業(yè)產(chǎn)業(yè)化起決定性作用，但到那時(shí)這種突破更多以企業(yè)‘know how’形式存在，而不是文章論文。”

目前，鈣鈦礦行業(yè)建設(shè)GW（吉瓦）級(jí)產(chǎn)線(xiàn)的主要有協(xié)鑫光電、極電光能、纖納光電等。

2023年12月27日，協(xié)鑫光電在江蘇省蘇州市昆山高新區(qū)舉行全球首個(gè)吉瓦級(jí)大規(guī)格（2.4米×1.2米）鈣鈦礦生產(chǎn)基地奠基儀式，標(biāo)志著協(xié)鑫鈣鈦礦正式進(jìn)入吉瓦級(jí)商業(yè)運(yùn)營(yíng)新時(shí)代。

2023年4月，極電光能GW級(jí)項(xiàng)目開(kāi)工建設(shè)。根據(jù)計(jì)劃，極電光能鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)基地項(xiàng)目將于2024年三季度率先建成投產(chǎn)。

而據(jù)《衢州日?qǐng)?bào)》報(bào)道，（2023年）12月19日，記者在纖納光電衢州鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)基地看到，占地110畝的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池1吉瓦生產(chǎn)線(xiàn)的廠(chǎng)房已經(jīng)結(jié)頂。纖納光電科技有限公司聯(lián)合創(chuàng)始人、首席技術(shù)官顏步一介紹，該項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，公司產(chǎn)能將放大10倍，成為全球光伏產(chǎn)業(yè)的又一標(biāo)志性事件。

若三大鈣鈦礦廠(chǎng)商成功建成GW級(jí)產(chǎn)線(xiàn)，或?qū)?duì)光伏行業(yè)帶來(lái)沖擊。目前，光伏行業(yè)N型晶硅組件正在如火如荼地替代P型組件。若鈣鈦礦加入戰(zhàn)局，光伏產(chǎn)業(yè)又將走向何方？我們拭目以待。

封面圖片來(lái)源：每經(jīng)記者 孔澤思 攝（資料圖）