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技術(shù)持續(xù)突破 鈣鈦礦疊層電池商業(yè)化進(jìn)程加速

證券日報(bào)發(fā)布時(shí)間:2024-08-06 09:49:39  作者:殷高峰

  鈣鈦礦疊層電池的研發(fā)再次取得進(jìn)展。日前,北京理工大學(xué)等國內(nèi)單位科研團(tuán)隊(duì)合作,成功突破鈣鈦礦疊層太陽能電池制備技術(shù)難題,并開發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)32.5%且具有長期運(yùn)行穩(wěn)定性的鈣鈦礦疊層太陽能電池。

  在協(xié)鑫集團(tuán)董事長朱共山看來,鈣鈦礦疊層效率的起點(diǎn),比目前晶硅組件效率的終點(diǎn)都要高,未來十年,鈣鈦礦都將處于黃金時(shí)代。

  不過需要注意的是,盡管鈣鈦礦疊層電池有著轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)勢,但該電池的商業(yè)化還有諸多問題需要克服。

  企業(yè)積極布局

  當(dāng)前太陽能電池主要為晶硅電池,其光電轉(zhuǎn)換效率在26%左右,目前晶硅電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄是隆基綠能創(chuàng)造的27.3%。

  鈣鈦礦疊層電池是一種新型太陽能電池,由晶硅和鈣鈦礦兩種材料組合吸光,相較傳統(tǒng)晶硅電池具有發(fā)電成本低、光電轉(zhuǎn)換效率高的特點(diǎn)。目前鈣鈦礦疊層電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄是隆基綠能創(chuàng)造的34.6%。

  目前,光伏電池技術(shù)正由P型向N型迭代。“鈣鈦礦電池則被看做未來的新一代電池技術(shù),與現(xiàn)有技術(shù)相比擁有明顯的優(yōu)勢,其原材料取材更加廣泛,生產(chǎn)流程更加簡便,轉(zhuǎn)換率大幅度提高,應(yīng)用場景更加廣泛且環(huán)保。因此不少光伏企業(yè)目前均積極布局鈣鈦礦疊層技術(shù)。”萬聯(lián)證券投資顧問屈放在接受《證券日報(bào)》記者采訪時(shí)表示。

  隆基綠能總裁李振國曾公開表示:“鈣鈦礦疊層電池的理論效率極限可達(dá)43%,被公認(rèn)為是突破單結(jié)晶硅電池效率極限的主流技術(shù)方案。”

  但長期以來,這款新型電池在制備過程中,常出現(xiàn)鈣鈦礦薄膜不均勻和晶體質(zhì)量差等問題,導(dǎo)致成品出現(xiàn)缺陷,影響光電轉(zhuǎn)換率和使用壽命。為此,相關(guān)企業(yè)、高校、科研單位都在積極進(jìn)行研發(fā)突破。

  據(jù)北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院教授陳棋介紹,該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新提出寬帶隙鈣鈦礦結(jié)晶控制策略,在前驅(qū)液中添加長鏈烷基胺,促使高質(zhì)量晶核加速“生長”,抑制低質(zhì)量晶核“生長”,從而制備出均勻的高質(zhì)量寬帶隙鈣鈦礦薄膜。

  基于這一創(chuàng)新思路,該團(tuán)隊(duì)分別制備出1平方厘米和25平方厘米的鈣鈦礦疊層電池,對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)的光電轉(zhuǎn)換效率為32.5%和29.4%,均優(yōu)于傳統(tǒng)的晶硅太陽能電池。此外,經(jīng)過最大功率點(diǎn)跟蹤測試后,樣品展現(xiàn)出長期運(yùn)行穩(wěn)定性。

  陳棋表示,該成果為鈣鈦礦疊層太陽能電池發(fā)展打下關(guān)鍵技術(shù)基礎(chǔ),有望推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,提升光伏發(fā)電效能,助力能源綠色低碳轉(zhuǎn)型。

  “高轉(zhuǎn)換效率和低制造成本,使鈣鈦礦疊層電池有望成為未來光伏市場的主流技術(shù)。特別是在與HJT(異質(zhì)結(jié))電池結(jié)合形成疊層電池方面,具有更大的潛力。”屈放表示。

  市場前景廣闊

  盡管鈣鈦礦電池具有諸多優(yōu)勢,但在業(yè)內(nèi)看來,其在大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用中仍面臨一些挑戰(zhàn)。“低成本規(guī)?;a(chǎn)還存在工藝難度、穩(wěn)定性等主要難點(diǎn)。”隆基綠能相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)《證券日報(bào)》記者表示。

  雖然面臨諸多挑戰(zhàn),但在業(yè)界看來,鈣鈦礦疊層電池在光伏領(lǐng)域的前景仍然廣闊??梢哉f,盡管面臨材料穩(wěn)定性和生產(chǎn)工藝等挑戰(zhàn),但隨著技術(shù)的不斷突破和工藝的持續(xù)優(yōu)化,鈣鈦礦疊層電池的市場前景令人期待。據(jù)悉,目前,隆基綠能、晶科能源、通威股份、協(xié)鑫集團(tuán)等光伏龍頭都在加碼布局,推動(dòng)其商業(yè)化進(jìn)程。

  隆基綠能6月19日宣布,其商業(yè)化M6尺寸晶硅—鈣鈦礦疊層電池轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到了30.1%,這較此前該技術(shù)的世界紀(jì)錄提升了1.5%。

  “1.5%是一個(gè)相當(dāng)大幅度的效率提升,這意味著,鈣鈦礦疊層電池的商業(yè)化進(jìn)程在加速。”屈放稱。

  在朱共山給出的時(shí)間表中,鈣鈦礦疊層量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率將在2024年實(shí)現(xiàn)突破,2025年鈣鈦礦疊層組件產(chǎn)能將陸續(xù)放量,2026年實(shí)現(xiàn)大規(guī)模制造,2027年疊層產(chǎn)能迎來大爆發(fā),并以巨大的后發(fā)優(yōu)勢“頂點(diǎn)起跳”,用10多年時(shí)間完成晶硅電池50年的技術(shù)演進(jìn)之路。

  “光伏行業(yè)是一個(gè)以成本為導(dǎo)向的行業(yè),降本增效是發(fā)展核心,而持續(xù)提升光伏電池的轉(zhuǎn)換效率是降低整個(gè)光伏發(fā)電成本的有效舉措。一旦這種高效率的電池技術(shù)真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),將促進(jìn)光伏發(fā)電成本大幅下降,對(duì)于推動(dòng)我國乃至全球光伏市場的增長都有幫助,而光伏市場的增長也會(huì)帶動(dòng)整個(gè)能源變革和能源轉(zhuǎn)型。”中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長江華表示。

  來源:證券日報(bào) 記者 殷高峰


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