光伏技術，亦稱光電轉換技術。近年來，美、日、歐等主要國家均制定了光伏技術發(fā)展計劃，致力提高光伏電池轉換效率和穩(wěn)定性。從第一代BSF技術到PERC電池，再到TOPCon、HJT、XBC等的百花齊放，每一輪技術變革都帶來了新的行業(yè)發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)。近兩年，鈣鈦礦技術憑借獨特的優(yōu)勢備受關注，有望成為光伏產業(yè)格局的顛覆式創(chuàng)新“黑馬”。

鈣鈦礦技術異軍突起​

在光伏產業(yè)高質量發(fā)展進程中，各種技術路線百花齊放、各展所長。以TOPCon為代表的晶硅光伏技術，憑借高效穩(wěn)定的發(fā)電性能與成熟完備的產業(yè)鏈，在大規(guī)模集中式電站與分布式應用領域占據重要地位，但在效率提升上逐漸逼近理論極限。與此同時，以碲化鎘為典型的薄膜光伏技術，以其輕薄柔性、低能耗制備等獨特優(yōu)勢，為新興場景應用帶來了可能，但其相對較低的光電轉換效率和長期穩(wěn)定性問題，也亟待突破。

在此背景下，鈣鈦礦技術異軍突起。“鈣鈦礦”一詞最初源于1839年發(fā)現(xiàn)的天然礦物鈣鈦氧化物（CaTiO₃）。目前這一術語已演變?yōu)橐活惥哂蠥BX₃晶體結構的材料的統(tǒng)稱。這類材料獨特的“八面體骨架+填充陽離子”結構賦予鈣鈦礦極高的可設計性。

通過引入準單晶成膜技術，鈣鈦礦層的晶界缺陷大幅減少，載流子復合率顯著降低；界面鈍化技術（如二維鈣鈦礦覆蓋層）抑制了光生電子與空穴的損耗；無鉛化材料研發(fā)為解決鉛污染問題提供了可行路徑……得益于材料化學與制備工藝的雙重革新，光伏鈣鈦礦技術正突破效率瓶頸、材料局限和工藝難題，有望重塑全球光伏產業(yè)的競爭格局。

多地加快政策布局

2021年，國家能源局、科學技術部聯(lián)合發(fā)布《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，提到開展高效鈣鈦礦電池制備與產業(yè)化生產技術示范試驗；2023年，工信部將鈣鈦礦材料納入《前沿材料產業(yè)化重點發(fā)展指導目錄》。2024年，中國光伏行業(yè)協(xié)會更新技術路線圖，首次納入鈣鈦礦疊層電池指標。

我國一些地方已經出臺相關政策并積極布局鈣鈦礦技術領域。2024年，山東省發(fā)布《關于推進鈣鈦礦太陽能電池產業(yè)發(fā)展的實施方案》，提出“到2025年具備規(guī)模化（百MW級）制備能力，到2027年形成具有較強協(xié)同效應的鈣鈦礦太陽能電池全產業(yè)鏈條，具備大規(guī)模（G級）制備能力”的目標。2024年底，山東省首片大面積單結鈣鈦礦電池組件在山東能源集團百兆瓦鈣鈦礦電池中試產線成功下線，自測轉換效率超過15%。

廣東省發(fā)布《關于培育新能源戰(zhàn)略性新興產業(yè)集群行動計劃（2023-2025年）》，明確將推動鈣鈦礦及疊層電池、柔性薄膜電池等先進技術研發(fā)和設備制造。

今年初，江蘇對外發(fā)布《加快推進新能源產業(yè)集群高質量發(fā)展行動方案》，《行動方案》部署了關鍵技術攻關、創(chuàng)新平臺建設等九大行動。其中就在關鍵技術攻關行動中明確“鼓勵龍頭骨干企業(yè)牽頭整合產業(yè)鏈資源，在鈣鈦礦、大功率風電傳動鏈、新型儲能電池、制氫裝備等領域形成一批重大創(chuàng)新成果。”

此外，上海、浙江、河南等地也推出多項政策舉措，著力支持鈣鈦礦電池產業(yè)發(fā)展。從國家戰(zhàn)略到地方實踐，鈣鈦礦已從技術概念升級為能源轉型的核心抓手。

行業(yè)標兵搶占先機

早在地方政策制定前，國內天合光能、隆基綠能、晶科能源等光伏頭部企業(yè)已敏銳捕捉到了鈣鈦礦技術前景，啟動研發(fā)。如，隆基綠能于2023年宣布其實驗室疊層電池效率達33.9%。2024年6月，其研制的晶硅-鈣鈦礦疊層太陽電池光電轉換效率達34.6%、M6尺寸的疊層電池效率30.1%。晶科能源在今年1月宣布其研制的鈣鈦礦／TOPCon疊層電池取得重大突破，轉化效率達33.84%。2022年12月，協(xié)鑫光電100MW鈣鈦礦量產線在蘇州投產，單結電池效率達18.04%（1cm2），組件效率16.5%。2024年3月，宣布啟動1GW鈣鈦礦／晶硅疊層組件產線建設，預計2025年投產。

不過，當前不少企業(yè)的出色光電轉換效率大多是在1cm2的鈣鈦礦太陽能電池上，如何控制大面積薄膜沉積和材料生長在國際和國內都還還是重大課題。目前能夠攻克大面積的主要是全球鈣鈦礦技術領軍企業(yè)牛津光伏、隆基綠能、天合光能等。其中，天合光能210mm大面積鈣鈦礦／晶體硅兩端疊層太陽電池最高效率達到31.1%。近日，天合光能還宣布與牛津光伏達成獨家專利許可協(xié)議。

據悉，天合光能在2014年就布局鈣鈦礦晶硅疊層技術，十年間聯(lián)合多家科研機構已申請相關專利331項。今年稱得上天合光能鈣鈦礦疊層技術的“爆發(fā)年”，半個月內先后宣布其鈣鈦礦晶硅疊層技術領域的兩項世界紀錄，實現(xiàn)在鈣鈦礦經硅疊層技術領域從組件功率到電池效率的全面突破：其研發(fā)的210大尺寸鈣鈦礦／晶硅兩端疊層電池組件峰值功率達808W，成為全球首塊功率突破800W門檻的工業(yè)標準尺寸光伏組件產品；自主研發(fā)的210mm大面積鈣鈦礦／晶體硅兩端疊層太陽電池最高效率達到31.1%，創(chuàng)造了大面積疊層太陽電池效率新的世界紀錄。）

作者：吳瓊 來源：新華財經 責任編輯：jianping