首屆中國鈣鈦礦產業發展大會觀察

降本增效一直是太陽能電池技術的迭代升級方向。近年來，在我國傳統晶硅光伏技術大規模應用的同時，鈣鈦礦光伏技術憑借其具有的低成本、高轉換率及廣泛的應用場景等優勢，被視為下一代太陽能電池的有力競爭者。

作為人類進一步利用太陽能的“希望之星”，當前，鈣鈦礦光伏技術進展如何？如何實現其快速大規模生產？8月底，中國能源研究會舉辦的首屆中國鈣鈦礦產業發展大會，直擊鈣鈦礦產業當下需解決的關鍵問題，探路其高質量發展之道。

鈣鈦礦何以為“希望之星”？

“雙碳”目標下，新型電力系統的建設，意味著能源電力生產利用模式的巨大變革、能源電力基礎設施的換道式升級、能源科技與產業國際競爭格局的全面重構。因此，能源領域的技術創新要緊抓解決制約經濟社會發展的能源電力戰略性、瓶頸約束性矛盾。

中國能源研究會理事長史玉波分析，預計到2060年，我國新能源發展將達50億~70億千瓦的巨大裝機規模，在當前的發電效率下，預計占地面積50萬~60萬平方公里，占國土面積的5%以上。為此，他指出，新能源發電需要進一步提高效率、降低成本，并著力提升其穩定可控能力。

近年來，鈣鈦礦材料的出現為光伏產業帶來新活力。研究表明，單結鈣鈦礦太陽能電池的理論轉換效率高達31%，鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池的理論轉換效率則可達到45%以上，遠超傳統的硅基太陽能電池，同時，鈣鈦礦太陽能電池相比晶硅太陽能電池，在冬季同等條件下比晶硅組件多發電9.3%。

史玉波介紹，目前，我國鈣鈦礦太陽能電池的實驗室轉化效率已超過26%，鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池轉化效率已超過34%，且有望進一步提高。

談及鈣鈦礦太陽能電池的制作成本，協鑫光電材料有限公司董事長范斌介紹說，制造鈣鈦礦的材料成本低廉易得，工藝簡便，原材料經過加工后直接變成組件，省去傳統的電池片工序，單位制程耗時僅需約45分鐘，實現大規模量產之后，制造成本僅有晶硅電池組件的30%左右。

鈣鈦礦材料的高柔韌性特質，也為太陽能電池的應用拓展了新的領域。國家能源集團首席專家鐘大龍認為，未來薄膜光伏將會有非常廣闊的市場，除了應用最直接、最廣泛的建筑領域外，交通領域也是行業發展的重要突破方向，例如車載光伏可用于提高新能源電動車續航能力。

中國電科院材料所前瞻技術研究室主任丁一提出，困于現階段鈣鈦礦大面積制備的瓶頸，可先結合一些特定的場景開展應用。他舉例介紹，一方面可在電網檢測設備上安裝小面積的鈣鈦礦光伏，另一方面，可借助鈣鈦礦材料弱光性強的特點，在一些設備中內置鈣鈦礦傳感器，實現對設備的監測。

“高柔韌性的特質將為光伏產業與其他產業融合發展帶來新機遇，創造出更多的新技術、新模式、新業態。”史玉波說。

“希望之星”發展困在何處？

盡管鈣鈦礦太陽能電池是當前光伏產業的研究熱點之一，但其制造過程仍存在諸多挑戰。

史玉波介紹，鈣鈦礦材料在光照、濕度、溫度等環境因素的影響下，容易發生降解和失效，影響太陽能電池的性能和壽命。因此，提高鈣鈦礦材料的穩定性，是當前鈣鈦礦光伏產業發展面臨的首要任務。另外，鈣鈦礦太陽能電池的生產工藝也存在大面積制備難度大、良品率低等問題，制約了其產業化進程。

鈣鈦礦發光量子點作為新一代超高清顯示技術的顛覆性材料，在品質和穩定性方面性能更為突出。中國科學院院士、浙江大學溫州研究院院長葉志鎮認為，量子點全固態制備新技術，不僅對光顯示有推動，對光伏產業應用也有推動作用，未來，也將引領萬億硅光伏產業的發展。

“鈣鈦礦發展到今天逐漸步入產業化，一定要有大面積的需求。從高效率的印刷方式上來說，我們團隊提出了絲網印刷的鈣鈦礦薄膜策略，主要是通過一個點實現對整個面的控制，從而產出高質量的鈣鈦礦薄膜，薄膜通過印刷方式的控制實現圖案化，也可以實現柔性化。”南京工業大學柔性電子學院院長陳永華介紹道。

“晶硅疊層組件是鈣鈦礦商用的第一步和突破口。鈣鈦礦靈活的可調性和天然適配度，決定了它可以與其他技術等進行花樣組合。”范斌說，未來五六年，鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池市場規模有望突破1000億元，2025年鈣鈦礦/晶硅疊層組件產能持續放量，2026年實現吉瓦模塊化大規模建造，2027年全面實現疊層產能大爆發。

中國科學院院士李永舫則主張發展鈣鈦礦/有機疊層。“與全鈣鈦礦疊層太陽能電池相比，鈣鈦礦/有機疊層太陽電池效率低，但穩定性更好。”李永舫解釋說，這得益于鈣鈦礦太陽電池較寬的帶隙和出色的紫外光穩定性，其作為前結電池時可以防止紫外光對后結有機太陽電池的破壞。

產業的發展必然離不開政策的引導與助力。華北電力大學新能源學院院長李美成提出，對于鈣鈦礦太陽能電池來說，組件壽命是產業化發展的主要瓶頸，目前，我國對于鈣鈦礦太陽能電池壽命的測試方法并沒有統一的標準，適合鈣鈦礦技術評價標準的建立迫在眉睫。

鈣鈦礦作為光伏產業新質生產力的重要引擎，起步即健康，才能高質量地贏得未來。中國華能集團清潔能源技術研究院院長肖平認為，盡管我國鈣鈦礦光伏專利申請呈現欣欣向榮、百家爭鳴的局面，但知識產權較為分散，面臨重復申請、資源浪費和后續專利糾紛等風險，建議行業開展專利交叉授權，形成合力推進產業發展。