光伏技術(shù)，亦稱光電轉(zhuǎn)換技術(shù)。近年來(lái)，美、日、歐等主要國(guó)家均制定了光伏技術(shù)發(fā)展計(jì)劃，致力提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性。從第一代BSF技術(shù)到PERC電池，再到TOPCon、HJT、XBC等的百花齊放，每一輪技術(shù)變革都帶來(lái)了新的行業(yè)發(fā)展機(jī)遇和挑戰(zhàn)。近兩年，鈣鈦礦技術(shù)憑借獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)備受關(guān)注，有望成為光伏產(chǎn)業(yè)格局的顛覆式創(chuàng)新“黑馬”。

鈣鈦礦技術(shù)異軍突起​

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

在此背景下，鈣鈦礦技術(shù)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(shù)語(yǔ)已演變?yōu)橐活惥哂蠥BX₃晶體結(jié)構(gòu)的材料的統(tǒng)稱。這類材料獨(dú)特的“八面體骨架+填充陽(yáng)離子”結(jié)構(gòu)賦予鈣鈦礦極高的可設(shè)計(jì)性。

通過(guò)引入準(zhǔn)單晶成膜技術(shù)，鈣鈦礦層的晶界缺陷大幅減少，載流子復(fù)合率顯著降低；界面鈍化技術(shù)（如二維鈣鈦礦覆蓋層）抑制了光生電子與空穴的損耗；無(wú)鉛化材料研發(fā)為解決鉛污染問(wèn)題提供了可行路徑……得益于材料化學(xué)與制備工藝的雙重革新，光伏鈣鈦礦技術(shù)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(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局。

多地加快政策布局

2021年，國(guó)家能源局、科學(xué)技術(shù)部聯(lián)合發(fā)布《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，提到開(kāi)展高效鈣鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)示范試驗(yàn)；2023年，工信部將鈣鈦礦材料納入《前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)發(fā)展指導(dǎo)目錄》。2024年，中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)更新技術(shù)路線圖，首次納入鈣鈦礦疊層電池指標(biāo)。

我國(guó)一些地方已經(jīng)出臺(tái)相關(guān)政策并積極布局鈣鈦礦技術(shù)領(lǐng)域。2024年，山東省發(fā)布《關(guān)于推進(jìn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實(shí)施方案》，提出“到2025年具備規(guī)模化（百M(fèi)W級(jí)）制備能力，到2027年形成具有較強(qiáng)協(xié)同效應(yīng)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池全產(chǎn)業(yè)鏈條，具備大規(guī)模（G級(jí)）制備能力”的目標(biāo)。2024年底，山東省首片大面積單結(jié)鈣鈦礦電池組件在山東能源集團(tuán)百兆瓦鈣鈦礦電池中試產(chǎn)線成功下線，自測(cè)轉(zhuǎn)換效率超過(guò)15%。

廣東省發(fā)布《關(guān)于培育新能源戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)集群行動(dòng)計(jì)劃（2023-2025年）》，明確將推動(dòng)鈣鈦礦及疊層電池、柔性薄膜電池等先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和設(shè)備制造。

今年初，江蘇對(duì)外發(fā)布《加快推進(jìn)新能源產(chǎn)業(yè)集群高質(zhì)量發(fā)展行動(dòng)方案》，《行動(dòng)方案》部署了關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、創(chuàng)新平臺(tái)建設(shè)等九大行動(dòng)。其中就在關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)行動(dòng)中明確“鼓勵(lì)龍頭骨干企業(yè)牽頭整合產(chǎn)業(yè)鏈資源，在鈣鈦礦、大功率風(fēng)電傳動(dòng)鏈、新型儲(chǔ)能電池、制氫裝備等領(lǐng)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(xiàng)政策舉措，著力支持鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。從國(guó)家戰(zhàn)略到地方實(shí)踐，鈣鈦礦已從技術(shù)概念升級(jí)為能源轉(zhuǎn)型的核心抓手。

行業(yè)標(biāo)兵搶占先機(jī)

早在地方政策制定前，國(guó)內(nèi)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(shù)前景，啟動(dòng)研發(fā)。如，隆基綠能于2023年宣布其實(shí)驗(yàn)室疊層電池效率達(dá)33.9%。2024年6月，其研制的晶硅-鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)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(zhuǎn)化效率達(dá)33.84%。2022年12月，協(xié)鑫光電100MW鈣鈦礦量產(chǎn)線在蘇州投產(chǎn)，單結(jié)電池效率達(dá)18.04%（1cm2），組件效率16.5%。2024年3月，宣布啟動(dòng)1GW鈣鈦礦／晶硅疊層組件產(chǎn)線建設(shè)，預(yù)計(jì)2025年投產(chǎn)。

不過(guò)，當(dāng)前不少企業(yè)的出色光電轉(zhuǎn)換效率大多是在1cm2的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池上，如何控制大面積薄膜沉積和材料生長(zhǎng)在國(guó)際和國(guó)內(nèi)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(shù)領(lǐng)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(yáng)電池最高效率達(dá)到31.1%。近日，天合光能還宣布與牛津光伏達(dá)成獨(dú)家專利許可協(xié)議。

據(jù)悉，天合光能在2014年就布局鈣鈦礦晶硅疊層技術(shù)，十年間聯(lián)合多家科研機(jī)構(gòu)已申請(qǐng)相關(guān)專利331項(xiàng)。今年稱得上天合光能鈣鈦礦疊層技術(shù)的“爆發(fā)年”，半個(gè)月內(nèi)先后宣布其鈣鈦礦晶硅疊層技術(shù)領(lǐng)域的兩項(xiàng)世界紀(jì)錄，實(shí)現(xiàn)在鈣鈦礦經(jīng)硅疊層技術(shù)領(lǐng)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(dá)808W，成為全球首塊功率突破800W門檻的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尺寸光伏組件產(chǎn)品；自主研發(fā)的210mm大面積鈣鈦礦／晶體硅兩端疊層太陽(yáng)電池最高效率達(dá)到31.1%，創(chuàng)造了大面積疊層太陽(yáng)電池效率新的世界紀(jì)錄。）

作者：吳瓊 來(lái)源：新華財(cái)經(jīng) 責(zé)任編輯：jianping