材料短板已獲突破
與硅基電池相比,鈣鈦礦電池仍是新人,從實驗室走到臺前尚不足半年。目前,業內現在對于鈣鈦礦的質疑聲音頗多。“有毒”、“怕紫外線”、“怕水”、“壽命短”常伴鈣鈦礦成為搜索熱詞。
范斌認為這些說法并不科學。他說:“這主要是指鈣鈦礦含鉛,但鈣鈦礦組件的含鉛量比普通電子電氣設備低得多,甚至比現在使用含鉛焊料的常規組件的含鉛量更低。”他進一步解釋道,在鈣鈦礦電池里,鈣鈦礦層非常薄,只有0.5微米左右,組件含鉛量僅為0.006%。根據歐盟RoHS標準規定,鉛含量不能超過0.1%,因此,有毒之說言過其實,其實鈣鈦礦不僅完全符合RoHS標準,甚至比該標準含量還低。“如果從發電量角度考慮,利用鈣鈦礦電池每發一度電所涉及的鉛元素含量比現有火力發電制造廢料里的鉛含量還低。”顏步一說。
即便如此,現仍有如南京工業大學等院校仍致力于研發無鉛鈣鈦礦電池在光伏上的應用。“由于無鉛鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和穩定性與含鉛鈣鈦礦電池還有差距,因此現階段對其的關注更多還是集中在學術研究領域。”顏步一如是說。
而針對其他質疑,姚冀眾表示,這些質疑可以被歸納為是對鈣鈦礦穩定性和工藝良率的疑問,都源自鈣鈦礦研發開始之初學術界遇到的普遍問題,但實際上,國內鈣鈦礦產業化的機構已經擁有了完整的解決方案,技術均已獲得突破。
初備產業化條件
相關材料顯示,鈦礦技術產業化起步始于2014年,但近兩年鈣鈦礦技術發展頻傳捷報,2017年還被路透社列為2017諾貝爾化學獎的熱門提名,全球眾多擁有半導體材料研究背景的機構,都在爭相進入其產業化的研究中。
產業化進程中一個最重要的指標是鈣鈦礦組件的轉換效率。據了解,實驗室研究數據,自2015年起,經過權威機構認證,鈣鈦礦小組件(面積大于10平方厘米,小于100平方厘米)的最高轉換效率提高了5.3%,發展較快。
但在壽命方面,鈣鈦礦的表現也是一個未知數;且硅基太陽能電池設置了一個難以逾越的標桿,這對任何要想替代傳統硅基太陽能電池的新型太陽能電池都是極大的考驗。
姚冀眾坦言,現在并沒有為鈣鈦礦太陽能電池量身定制的老化測試。目前,學術界和工業界普遍參考晶硅電池的IEC61215認證標準進行穩定性測試。雖然,鈣鈦礦的穩定性已經獲得了長足的發展,但是使用壽命還需要有第一批商業化的組件實測才能獲得。”范斌表示,根據研究結果,在采用新的電極材料之后,壽命問題也已經獲得解決。
雖然全球許多企業在為鈣鈦礦太陽能電池產業化做著努力,但目前國內對鈣鈦礦技術到底是作為技術儲備還是產業化推廣頗有爭議。“鈣鈦礦技術發展到今天已經不是簡單的技術儲備了,自技術興起以來,得到了學術界和產業界極大的關注和投入。短短幾年轉換效率及穩定性都有很大提高,已經具備了產業化條件。”姚冀眾認為,“就纖納光電來說,目前正在為接下來的量產做最后準備。國家產業戰略、自主知識產權的核心技術以及公司自身的研發創新續航力都給了我們很大信心。”
顏步一還著重肯定了鈣鈦礦的社會經濟價值,認為發展鈣鈦礦有利于中國技術引領世界的科技自信、節能環保及扶貧等。顏步一說:“由于鈣鈦礦太陽能電池柔性、透明和彩色的特性,依靠分布式光伏和可穿戴的發電設備,太陽能可以更好的服務于人們日常工作及生活;其產品將有望引領未來社會的能源革命,實現發電集成對用電需求的全方位覆蓋,為智慧城市、綠色建筑、多能互補建設提供靈活多樣的新光伏智能解決方案。”