晶硅太陽能電池的理論轉(zhuǎn)化效率極限是29.4%。目前，已有報道的晶硅太陽能電池實驗室轉(zhuǎn)化效率最高已達26.6%。在其轉(zhuǎn)化效率提升空間越來越小的情況下，業(yè)內(nèi)將目光瞄向了新型材料。鈣鈦礦太陽能電池正成為全球公認最具前景的新一代光伏材料。
隨著晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率越來越接近極限，其身后的“挑戰(zhàn)者”正摩拳擦掌、躍躍欲試，鈣鈦礦太陽能電池成為近來最惹人關注的一個。
自2017年鈣鈦礦太陽能電池技術被列為諾貝爾化學獎的熱門提名后，市場逐漸關注到其商業(yè)價值。最近兩年，鈣鈦礦太陽能電池技術發(fā)展進程加快，已有企業(yè)實現(xiàn)小規(guī)模量產(chǎn)。在轉(zhuǎn)化效率不斷刷新紀錄的背景下，鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)成為全球公認最具前景的新一代光伏材料。
“鈣鈦礦+晶硅”破難題
據(jù)了解，和傳統(tǒng)太陽能電池相比，鈣鈦礦太陽能電池有較多優(yōu)勢。一是原材料成本低廉，二是鈣鈦礦太陽能電池對光的吸收能力更強，產(chǎn)出等量的電力多需的原材料更少，這也使得其安裝成本更低。但是，由于此前產(chǎn)業(yè)內(nèi)對鈣鈦礦太陽能電池的研究并不成熟，鈣鈦礦太陽能電池一直面臨穩(wěn)定性不佳、轉(zhuǎn)化效率有待提升的難題。
為了解決鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性問題，此前，業(yè)內(nèi)曾提出“鈣鈦礦+晶硅”結(jié)合發(fā)展的思路。目前來看，這已成為了現(xiàn)實可行的發(fā)展路徑。
近日，由澳大利亞國立大學團隊研發(fā)的新型鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽能電池轉(zhuǎn)化效率創(chuàng)下了27.7%的新紀錄。該款電池便是將鈣鈦礦太陽能電池堆疊在晶硅太陽能電池之上，這既解決了鈣鈦礦穩(wěn)定性問題，又增加了晶硅太陽能電池的吸光能力，可謂優(yōu)勢互補。
該研究團隊成員KylieCatchpole表示，短期內(nèi)將這款電池的轉(zhuǎn)化效率提升至30%不成問題?！斑@一結(jié)果證明了鈣鈦礦太陽能電池的實力。雖然晶硅太陽能電池目前在市場上占主導地位，但其轉(zhuǎn)化效率將在未來5—10年內(nèi)達到極限?！?/p>
產(chǎn)學研結(jié)合促發(fā)展
據(jù)了解，我國也一直十分重視對鈣鈦礦太陽能電池技術的研發(fā)和商業(yè)化。
2019年6月，科技部發(fā)布國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”等重點專項2019年度項目申報指南的通知，其中在太陽能一項中，特別提出為探索大面積太陽能電池制備技術，開展高效穩(wěn)定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術研發(fā)，解決大面積鈣鈦礦電池穩(wěn)定性問題。
在國家產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略和政策的支持下，上?？萍即髮W、吉林大學、南京工業(yè)大學、西北工業(yè)大學、杭州纖納光電科技有限公司（下稱“纖納光電”）等產(chǎn)學研單位都致力于鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)工作。
2019年11月，中國科學院大連化學物理研究所薄膜硅太陽電池研究組聯(lián)合陜西師范大學研團隊，通過將半透明鈣鈦礦太陽能電池與高效晶硅異質(zhì)結(jié)薄膜電池結(jié)合，組成轉(zhuǎn)化效率達27%的四端鈣鈦礦—硅疊層太陽能電池。
今年2月，中國科學技術部高技術研究發(fā)展中心發(fā)布了“2019年度中國科學十大進展”，其中，“闡明銪離子對提升鈣鈦礦太陽能電池壽命的機理”一項入選，該項研究大幅提升了鈣鈦礦太陽能電池的使用壽命和穩(wěn)定性。
此外，2019年9月，中國鈣鈦礦光電子產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟正式揭牌。該聯(lián)盟由湖北萬度光能有限責任公司、北京大學、華中科技大學和西北工業(yè)大學等單位推動成立。聯(lián)盟會長黃維稱，新材料和光電子已被列入湖北省科技創(chuàng)新和高新技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃的重點內(nèi)容和優(yōu)先領域。未來，聯(lián)盟將推進鈣鈦礦太陽能電池技術的產(chǎn)學研合作，推動該領域的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
大企業(yè)紛紛布局
根據(jù)中國科學院大連化學物理研究所的數(shù)據(jù)，晶硅太陽能電池的理論轉(zhuǎn)化效率極限是29.4%。目前，已有報道的晶硅太陽能電池實驗室轉(zhuǎn)化效率最高已經(jīng)達到26.6%。在晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率提升空間越來越小的情況下，不少業(yè)內(nèi)企業(yè)將目光瞄向了新型材料。通威股份、漢能集團、東方日升等公司均表示，正在追蹤鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)展動向，或已經(jīng)在相關領域有所布局。
隨著鈣鈦礦電池技術開啟商業(yè)化進程，越來越多的企業(yè)看好鈣鈦礦太陽能電池技術的發(fā)展前景，投資該領域。2019年3月，金風科技宣布，以戰(zhàn)略投資者身份領投英國鈣鈦礦太陽能發(fā)電公司牛津光伏D輪融資，投資金額2100萬英鎊。2019年4月，長江三峽集團旗下三峽資本表示，注資新型鈣鈦礦薄膜組件企業(yè)纖納光電5000萬元。
KylieCatchpole預計，2023年前鈣鈦礦太陽能電池技術將實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)，相關產(chǎn)品將被推廣。
文章來源：中國能源報
