者 向炎濤 王 僖
我國(guó)鈣鈦礦光伏電池科研領(lǐng)域傳來喜訊。近日，華東理工大學(xué)材料學(xué)院清潔能源材料與器件團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》(Science)發(fā)表了最新研究成果，據(jù)悉，該研究發(fā)現(xiàn)了鈣鈦礦光伏不穩(wěn)定性的關(guān)鍵機(jī)制——光機(jī)械誘導(dǎo)分解效應(yīng)，提出石墨烯-聚合物機(jī)械增強(qiáng)鈣鈦礦材料的新方法。業(yè)界普遍認(rèn)為，該研究成果將為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供全新解決方案。
發(fā)展前景廣闊
相較于晶硅電池，鈣鈦礦光伏電池具有轉(zhuǎn)化效率高、成本低、輕量化等優(yōu)勢(shì)，是極具應(yīng)用前景的新型光伏技術(shù)，但器件的不穩(wěn)定性是限制其產(chǎn)業(yè)化的首要挑戰(zhàn)。為提升鈣鈦礦材料穩(wěn)定性，業(yè)內(nèi)此前嘗試過設(shè)計(jì)控制材料表面分子結(jié)構(gòu)等多種方法，但仍難滿足實(shí)際應(yīng)用需求。
據(jù)了解，華東理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)制備的太陽(yáng)能電池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。
在業(yè)內(nèi)人士看來，鈣鈦礦電池被業(yè)內(nèi)視作下一代光伏技術(shù)，此次技術(shù)突破顯著提升了其在光照、高溫等條件下的穩(wěn)定性，為大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
在今年全國(guó)兩會(huì)期間，也有多位代表委員特別關(guān)注鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)。
“我們正站在光伏產(chǎn)業(yè)第三次技術(shù)革命的起點(diǎn)。”全國(guó)人大代表、金晶(集團(tuán))有限公司(以下簡(jiǎn)稱“金晶集團(tuán)”)董事長(zhǎng)王剛在接受《證券日?qǐng)?bào)》記者采訪時(shí)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，將鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)鏈納入國(guó)家和省級(jí)“十五五”規(guī)劃，是鞏固我國(guó)在全球綠色能源產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)權(quán)的關(guān)鍵舉措。
全國(guó)人大代表、天合光能股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“天合光能”)董事長(zhǎng)高紀(jì)凡在接受采訪時(shí)表示，未來五年，光伏行業(yè)將以TOPCon技術(shù)為主導(dǎo)，HJT和BC技術(shù)作為輔助。在此基礎(chǔ)上，通過與鈣鈦礦電池的疊層技術(shù)，有望進(jìn)一步提升光伏電池的效率、生命周期和競(jìng)爭(zhēng)力。
穩(wěn)定性有待提升
出于對(duì)鈣鈦礦光伏電池前景的看好，目前已有多家上市公司對(duì)鈣鈦礦光伏相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行了布局。
中國(guó)核能電力股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)核電”)就在2023年投資成立了中核光電科技(上海)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中核光電”)，專注于鈣鈦礦太陽(yáng)能電池技術(shù)的研發(fā)和制造業(yè)務(wù)。目前，公司大尺寸鈣鈦礦剛性、柔性產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)位居行業(yè)領(lǐng)先水平，并已正式推出商業(yè)級(jí)產(chǎn)品。
京東方科技集團(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“京東方”)于2023年11月份宣布啟動(dòng)鈣鈦礦光伏項(xiàng)目，并于2024年成立全資孫公司合肥京東方光能科技有限公司，致力于鈣鈦礦光伏技術(shù)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化。
王剛告訴記者，TCO導(dǎo)電膜玻璃是鈣鈦礦電池的核心輔料，約占鈣鈦礦電池總成本的34%。金晶集團(tuán)經(jīng)過近二十年的研發(fā)投入，實(shí)現(xiàn)了從設(shè)備制造到產(chǎn)品設(shè)計(jì)、量產(chǎn)的全鏈條自主可控，攻克了大尺寸鍍膜均勻性、高導(dǎo)電性高遷移率、高透光率與低電阻值難以兼得等技術(shù)瓶頸。
資料顯示，2023年，金晶集團(tuán)第三條TCO玻璃生產(chǎn)線投產(chǎn)，年產(chǎn)能突破4500萬(wàn)平方米，使我國(guó)鈣鈦礦核心材料國(guó)產(chǎn)化率提升至95%以上，并成功配套國(guó)內(nèi)外鈣鈦礦光伏頭部企業(yè)。
除此之外，包括寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司、通威股份有限公司等在內(nèi)的多家企業(yè)也已積極布局鈣鈦礦電池的研發(fā)和生產(chǎn)。
“從當(dāng)前的研究進(jìn)展來看，鈣鈦礦光伏電池有可能成為未來光伏產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。然而，鈣鈦礦電池量產(chǎn)還面臨穩(wěn)定性、大面積制備、循環(huán)壽命、工藝一致性、成本等挑戰(zhàn)，需要進(jìn)一步加強(qiáng)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。”北京奧優(yōu)國(guó)際文化傳媒有限公司董事長(zhǎng)張玥在接受《證券日?qǐng)?bào)》記者采訪表示，建議業(yè)內(nèi)加強(qiáng)基礎(chǔ)研究，提高鈣鈦礦光伏電池的性能和穩(wěn)定性，并推進(jìn)工藝優(yōu)化和規(guī)模化生產(chǎn)，降低成本。
在高紀(jì)凡看來，鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性問題仍是當(dāng)前的關(guān)鍵挑戰(zhàn)，天合光能正通過光伏科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室與全球高校合作，推動(dòng)新一代光伏技術(shù)的基礎(chǔ)性研究、前沿性研究和專題研究。
