鈣鈦礦是一種具有優(yōu)異光吸收特性和高效轉(zhuǎn)換率的新型光伏材料，被認(rèn)為具備取代傳統(tǒng)晶硅太陽(yáng)能電池的潛力。與傳統(tǒng)的晶硅太陽(yáng)能電池相比，鈣鈦礦具有更低的制造成本、更高的光電轉(zhuǎn)換效率以及更好的適應(yīng)性。這使得鈣鈦礦被廣泛看好，并成為了光伏行業(yè)的研發(fā)熱點(diǎn)。
近期，上海證券報(bào)記者通過(guò)多方采訪了解到，下一代光伏技術(shù)鈣鈦礦備受光伏界關(guān)注與看好。除了一些專注于研究這項(xiàng)技術(shù)的初創(chuàng)企業(yè)外，頭部晶硅企業(yè)也紛紛組建團(tuán)隊(duì)，致力于開發(fā)鈣鈦礦-晶硅疊層電池。據(jù)悉，部分頭部晶硅企業(yè)計(jì)劃在未來(lái)三年內(nèi)推出疊層電池產(chǎn)品。
記者注意到，雖然產(chǎn)業(yè)前景巨大，但鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)目前尚未成熟。鈣鈦礦電池制造工藝百花齊放，鈣鈦礦光伏最優(yōu)的產(chǎn)品形態(tài)也未有定數(shù)。
目前，一些專注于鈣鈦礦技術(shù)研究的創(chuàng)業(yè)公司在這個(gè)領(lǐng)域取得了一定的突破。然而，頭部晶硅企業(yè)也意識(shí)到了鈣鈦礦技術(shù)的重要性，并加大了對(duì)其研發(fā)的投入。這些企業(yè)紛紛組建了專門的團(tuán)隊(duì)，致力于開發(fā)鈣鈦礦-晶硅疊層電池，以期在光伏市場(chǎng)中保持競(jìng)爭(zhēng)力。
鹿山新材董事長(zhǎng)汪加勝對(duì)記者表示，該產(chǎn)業(yè)還處在“從0到0.5”的階段，若要實(shí)現(xiàn)“從0到1”的突破，尚需攻克電池壽命與穩(wěn)定性、大面積組件制造等多項(xiàng)關(guān)鍵挑戰(zhàn)。目前光伏界對(duì)“做鈣鈦礦”是明確的，但究竟“如何做”，還在摸索之中。
發(fā)展鈣鈦礦已成光伏行業(yè)共識(shí)
2024年年初，上海證券報(bào)曾報(bào)道，最近兩年晶硅企業(yè)快速完成了“從質(zhì)疑鈣鈦礦到理解鈣鈦礦，再到加入鈣鈦礦”的轉(zhuǎn)變。預(yù)計(jì)2024年晶硅企業(yè)對(duì)鈣鈦礦技術(shù)的投入將有增無(wú)減。
記者近日從多家晶硅光伏企業(yè)了解到，晶硅光伏行業(yè)頗為重視鈣鈦礦-晶硅疊層電池的開發(fā)。部分晶硅企業(yè)公開了鈣鈦礦-晶硅疊層電池開發(fā)時(shí)間表。例如，晶科能源計(jì)劃2026年開發(fā)出效率34.0%以上的鈣鈦礦/TOPCon疊層電池;東方日升計(jì)劃2027年開發(fā)出功率850W以上、效率30%的鈣鈦礦疊層電池;通威股份預(yù)計(jì)在2024年建成鈣鈦礦-晶硅疊層電池中試線。
除了晶硅企業(yè)外，之前在鈣鈦礦研發(fā)中“唱主角”的“光伏新勢(shì)力”——即沒(méi)有晶硅產(chǎn)線“包袱”、純做鈣鈦礦的初創(chuàng)企業(yè)，也在積極研發(fā)，競(jìng)逐產(chǎn)業(yè)領(lǐng)先位置。
4月22日，光因科技宣布登頂美國(guó)NREL最高鈣鈦礦組件穩(wěn)態(tài)效率世界紀(jì)錄榜。光因科技介紹，公司研發(fā)的大尺寸(光照面積1027.1平方厘米)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件，在NREL進(jìn)行的最高效率點(diǎn)追蹤輸出(MPPT)的嚴(yán)格測(cè)試中實(shí)現(xiàn)了零衰減，其穩(wěn)態(tài)效率認(rèn)證達(dá)到19.2%，是NREL所有紀(jì)錄中首個(gè)突破1000平方厘米級(jí)的鈣鈦礦單結(jié)大尺寸組件，成為目前世界紀(jì)錄中最大面積、最高認(rèn)證效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池組件。
鈣鈦礦既是“民營(yíng)晶硅的比武場(chǎng)”，也是“能源央企的必爭(zhēng)地”——某從事鈣鈦礦研發(fā)的能源類央企相關(guān)負(fù)責(zé)人曾在近期的公開場(chǎng)合給出這樣的評(píng)價(jià)。央企對(duì)鈣鈦礦技術(shù)的關(guān)注度由此可見一斑。據(jù)記者了解，部分央企計(jì)劃在今年擴(kuò)大鈣鈦礦示范電站建設(shè)規(guī)模。
汪加勝對(duì)記者表示，發(fā)展鈣鈦礦已經(jīng)成為光伏行業(yè)的共識(shí)。像隆基綠能、天合光能、晶科能源、協(xié)鑫光電、極電光能、纖納光電等下游企業(yè)都在紛紛布局鈣鈦礦組件及電池的產(chǎn)業(yè)化。光伏企業(yè)希望在現(xiàn)階段的光伏行情下，找到新的突破口。也許疊層電池在幾年后就會(huì)掀起一場(chǎng)光伏電池技術(shù)的巨大革命。
汪加勝介紹，作為光伏產(chǎn)業(yè)鏈上的材料企業(yè)，鹿山新材積極跟進(jìn)鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)，目前針對(duì)鈣鈦礦光伏開發(fā)的產(chǎn)品包括專用封裝膠膜以及丁基膠。鹿山新材推出的熱塑性聚烯烴封裝膠膜可以實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦的低溫快速封裝，具有高透光、高粘接以及高水汽阻隔性能，從而延長(zhǎng)鈣鈦礦組件的使用壽命。目前這款膠膜已達(dá)到量產(chǎn)水平，在國(guó)內(nèi)多家鈣鈦礦頭部企業(yè)進(jìn)入測(cè)試導(dǎo)入階段。此外，鹿山新材開發(fā)的丁基膠產(chǎn)品已滿足主要客戶的性能要求，也在測(cè)試導(dǎo)入中。
設(shè)備企業(yè)推出整線解決方案，為新進(jìn)入者提供便利
在新技術(shù)“淘金熱”中，設(shè)備企業(yè)作為“賣鏟人”，往往可先行感知下游建設(shè)的動(dòng)向。記者了解到，不少設(shè)備企業(yè)積極開發(fā)鈣鈦礦生產(chǎn)設(shè)備，有實(shí)力的設(shè)備商還推出了鈣鈦礦制造整線解決方案。投資過(guò)多家鈣鈦礦公司的東嵐集團(tuán)董事長(zhǎng)沈承勇對(duì)記者表示，整線解決方案降低了鈣鈦礦生產(chǎn)新進(jìn)入者的門檻，與當(dāng)下鈣鈦礦行業(yè)的發(fā)展階段相匹配。這也折射出鈣鈦礦行業(yè)正在吸引更多企業(yè)進(jìn)場(chǎng)嘗試。
捷佳偉創(chuàng)相關(guān)人士近日公開介紹，公司已大舉投入鈣鈦礦設(shè)備開發(fā)領(lǐng)域。捷佳偉創(chuàng)為鈣鈦礦行業(yè)提供三類整線解決方案，包括試驗(yàn)線、百兆瓦鈣鈦礦薄膜電池量產(chǎn)線、百兆瓦鈣鈦礦疊層電池量產(chǎn)線。從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)，從單結(jié)到疊層，捷佳偉創(chuàng)均“配套齊全”，希望為客戶鈣鈦礦制造能力的持續(xù)發(fā)展提供支持。
先導(dǎo)智能聯(lián)合旗下孵化的設(shè)備企業(yè)微導(dǎo)納米(已上市)、無(wú)錫光導(dǎo)精密科技有限公司、江蘇氫導(dǎo)智能裝備有限公司，共同拼起“先導(dǎo)系”在鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵設(shè)備上的全面覆蓋。
記者了解到，與京東方合作緊密的合肥欣奕華智能機(jī)器股份有限公司正在積極開發(fā)鈣鈦礦蒸鍍?cè)O(shè)備。此前京東方已宣布進(jìn)入鈣鈦礦光伏行業(yè)。業(yè)內(nèi)人士對(duì)記者表示，顯示面板制造技術(shù)與鈣鈦礦制造技術(shù)較為類似。
不過(guò)，沈承勇對(duì)記者介紹，鑒于目前制造鈣鈦礦電池的工藝路線尚未確定，設(shè)備企業(yè)尚未大規(guī)模增加產(chǎn)能。
在效率之外，電池壽命和穩(wěn)定性亦是關(guān)鍵
從公開信息來(lái)看，電池效率節(jié)節(jié)攀升是鈣鈦礦行業(yè)最常傳來(lái)的“喜報(bào)”，投資者往往通過(guò)效率指標(biāo)觀察鈣鈦礦技術(shù)的進(jìn)展。
不過(guò)，一個(gè)與效率同等重要的指標(biāo)——穩(wěn)定性(或“可靠性”，指隨著使用時(shí)間的增加，電池效率不發(fā)生衰減)也亟待提升。記者在采訪中發(fā)現(xiàn)，穩(wěn)定性成為鈣鈦礦光伏的“短板”，是鈣鈦礦走向大規(guī)模應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
近期，一位大型晶硅企業(yè)鈣鈦礦研究負(fù)責(zé)人分享的一張“鈣鈦礦-晶硅疊層電池產(chǎn)業(yè)化路線圖”顯示，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)從萌生到成熟可劃分為六個(gè)階段。該負(fù)責(zé)人認(rèn)為，目前鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)主流已走過(guò)第一個(gè)階段“理論研究階段”，進(jìn)入第二步“實(shí)驗(yàn)室提效階段”。在“實(shí)驗(yàn)室提效階段”，電池效率快速提升是明顯標(biāo)志，不斷傳出的鈣鈦礦光伏效率提升新聞?wù)∽C著這一點(diǎn)。不過(guò)該人士預(yù)計(jì)，再過(guò)一兩年，這一階段效率提升會(huì)進(jìn)入平臺(tái)期。
該負(fù)責(zé)人說(shuō)，接下來(lái)的第三階段“可靠性提升階段”是一大難題。目前行業(yè)對(duì)于鈣鈦礦電池的可靠性研究相對(duì)滯后，并且缺少判定可靠性的標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)。在完成“可靠性提升階段”之后，行業(yè)才可以進(jìn)入最后三個(gè)階段“量產(chǎn)工藝論證階段”“量產(chǎn)放大階段”和“持續(xù)降本增效階段”，而量產(chǎn)放大對(duì)企業(yè)來(lái)講是相對(duì)容易的。
記者了解到，目前的鈣鈦礦組件在使用一年后，光電轉(zhuǎn)化效率可能衰減1至3個(gè)百分點(diǎn)，而長(zhǎng)期的效率衰減表現(xiàn)尚未得到充分了解。效率衰減將影響下游客戶對(duì)鈣鈦礦光伏的接受度。
去年，“光伏新勢(shì)力”纖納光電提出“穩(wěn)效協(xié)同”概念，呼吁行業(yè)在關(guān)注組件提效的同時(shí)，也要注重提升穩(wěn)定性。目前行業(yè)對(duì)穩(wěn)定性的重視日益提升，不少企業(yè)在發(fā)表新的效率認(rèn)證結(jié)果時(shí)，會(huì)強(qiáng)調(diào)穩(wěn)定性表現(xiàn)良好，如前述光因科技發(fā)表的最新成果。
此外，不少企業(yè)還將穩(wěn)定性挑戰(zhàn)看作另一種機(jī)遇——穩(wěn)定性標(biāo)準(zhǔn)的空缺，意味著有機(jī)會(huì)成為標(biāo)準(zhǔn)制定者。目前，國(guó)內(nèi)企業(yè)正在推進(jìn)鈣鈦礦組件穩(wěn)定性相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定，有望讓中國(guó)這項(xiàng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)成為世界標(biāo)準(zhǔn)。
汪加勝對(duì)記者分析，除了鈣鈦礦電池壽命與穩(wěn)定性問(wèn)題這一目前最限制鈣鈦礦光伏發(fā)展的核心難題，鈣鈦礦光伏還面臨著大尺寸制造問(wèn)題，目前大尺寸鈣鈦礦組件效率還遠(yuǎn)達(dá)不到理論水平。此外，從鈣鈦礦組件封裝材料看，其也還有很多提升空間。
總體來(lái)看，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)現(xiàn)在還處于“從0到0.5”的發(fā)展階段。鈣鈦礦以及鈣鈦礦-晶硅疊層電池若要實(shí)現(xiàn)“從0到1”的突破，還需要解決如上技術(shù)瓶頸，并形成GW級(jí)以上規(guī)?；a(chǎn)能。沈承勇預(yù)計(jì)，未來(lái)幾年市場(chǎng)會(huì)看到不少鈣鈦礦-晶硅疊層電池組件樣品，但產(chǎn)業(yè)距離大規(guī)模量產(chǎn)尚有一段時(shí)間。
在追逐鈣鈦礦技術(shù)的路上，我們也需要面對(duì)一些挑戰(zhàn)。
首先是鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性問(wèn)題。鈣鈦礦材料在長(zhǎng)時(shí)間使用過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生退化，影響電池的效率和壽命。解決這個(gè)問(wèn)題需要持續(xù)的研究和創(chuàng)新，以確保鈣鈦礦電池在實(shí)際應(yīng)用中能夠穩(wěn)定可靠。
其次，鈣鈦礦技術(shù)的商業(yè)化也面臨著挑戰(zhàn)。盡管已有很多研究取得了突破，但距離大規(guī)模商業(yè)化還存在一定的距離。需要進(jìn)一步改善制造工藝，解決成本、可擴(kuò)展性和環(huán)境影響等方面的問(wèn)題。政府 、企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)應(yīng)該加強(qiáng)合作，共同推動(dòng)鈣鈦礦技術(shù)的成熟和推廣。
綜上所述，鈣鈦礦-晶硅疊層電池代表著下一代光伏技術(shù)的希望。它們具有巨大的潛力，可以提高太陽(yáng)能發(fā)電的效率和可持續(xù)性，并為光伏行業(yè)帶來(lái)新的商機(jī)。然而，我們也需要認(rèn)識(shí)到其中的挑戰(zhàn)，并通過(guò)持續(xù)的研究和合作來(lái)解決這些問(wèn)題。相信隨著時(shí)間的推移，鈣鈦礦技術(shù)將在光伏行業(yè)中發(fā)揮重要作用，為清潔能源的未來(lái)做出貢獻(xiàn)。
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