光伏單多晶競(jìng)爭(zhēng)猶在 現(xiàn)又出“攪局者”

:近十多年來是光伏行業(yè)飛速發(fā)展的時(shí)代，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)推動(dòng)著行業(yè)的不斷發(fā)展。近十年來是國(guó)內(nèi)光伏行業(yè)基本每半年會(huì)有一次明顯的進(jìn)步突破，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)用十幾年的時(shí)間實(shí)現(xiàn)了從培育期、成長(zhǎng)期到成熟期的追趕和超越，直至領(lǐng)先全球，堪稱彎道超車的典范，目前中國(guó)擁有全球最大光伏發(fā)電全產(chǎn)業(yè)鏈集群、最大應(yīng)用市場(chǎng)、最大投資國(guó)、最多發(fā)明和應(yīng)用專利和最大產(chǎn)品出口國(guó)等一系列桂冠，光伏發(fā)電已經(jīng)成為中國(guó)的“國(guó)家名片”之一。光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，得益于技術(shù)創(chuàng)新與進(jìn)步。目前，中國(guó)擁有全球最強(qiáng)大的光伏研發(fā)力量，在可再生能源領(lǐng)域的專利申請(qǐng)數(shù)量居全球首位。

（來源：微信公眾號(hào)“恒益智慧能源”ID：hyxnygf）

國(guó)內(nèi)部分光伏企業(yè)還在單多晶性價(jià)比之爭(zhēng)，推動(dòng)光伏平價(jià)上網(wǎng)之際，近期在鈣鈦礦光伏領(lǐng)域又有國(guó)內(nèi)企業(yè)獲得了突破，并離應(yīng)用更進(jìn)一步。國(guó)內(nèi)光伏科學(xué)家們對(duì)鈣鈦礦材料和結(jié)構(gòu)進(jìn)行改善在短短10年內(nèi)，鈣鈦礦太陽電池的光電轉(zhuǎn)換效率獲得飛速提升，目前已達(dá)到25.2%以上，2019年鈣鈦礦電池也即將要走向商業(yè)化生產(chǎn)。

在今年11月，協(xié)鑫納米鈣鈦礦組件通過TUVRheinland的新一輪產(chǎn)品測(cè)試：在1241.16平方厘米的有效面積上，協(xié)鑫納米的實(shí)用化鈣鈦礦組件效率達(dá)到了15.31%，取得鈣鈦礦組件實(shí)用化產(chǎn)品商業(yè)測(cè)試。根據(jù)TUV Rheinland的測(cè)試結(jié)果，協(xié)鑫納米的鈣鈦礦組件溫度系數(shù)低至-0.001%，而晶硅組件的溫度系數(shù)通常為-0.3%至-0.4%。也就是說，鈣鈦礦組件在25攝氏度下的效率和在50攝氏度下的效率是一樣的，而晶硅組件的效率從25攝氏度到50攝氏度會(huì)下降10%。因此，同樣標(biāo)稱功率的鈣鈦礦組件，在實(shí)際工況之下工作，至少將比晶硅組件多發(fā)10%的電。

今年2月，協(xié)鑫集團(tuán)旗下蘇州協(xié)鑫納米科技有限公司發(fā)布了其在鈣鈦礦光伏組件技術(shù)方面的突破性進(jìn)展，在業(yè)界率先建成10兆瓦級(jí)別大面積鈣鈦礦組件中試生產(chǎn)線，完成了相關(guān)材料合成及制造工藝的開發(fā)，協(xié)鑫納米的10MW中試生產(chǎn)線所制造的鈣鈦礦光伏組件尺寸為45cm*65cm，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到15.3%。這是全世界范圍內(nèi)最大面積的鈣鈦礦光伏組件，也是大面積鈣鈦礦組件效率的最高數(shù)值。且協(xié)鑫納米已經(jīng)開始100MW量產(chǎn)生產(chǎn)線的建設(shè)工作，計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦光伏組件的商業(yè)化生產(chǎn)。正在建設(shè)中的100MW量產(chǎn)生產(chǎn)線，將把組件面積擴(kuò)大至1m*2m，組件光電轉(zhuǎn)化效率將提高至18%以上。在現(xiàn)有的工藝條件下，100MW量產(chǎn)線制造的鈣鈦礦光伏組件的制造成本預(yù)計(jì)將低于1元/W，量產(chǎn)組件的工作壽命將達(dá)到25年以上。當(dāng)產(chǎn)能擴(kuò)大到1GW以上時(shí)，鈣鈦礦組件的制造成本還將進(jìn)一步下降到每瓦0.7元左右。如此低的組件成本，意味著光伏系統(tǒng)造價(jià)將低于3元/瓦，光伏電力的成本即便在中國(guó)東部地區(qū)都將顯著低于火電。

并且，國(guó)內(nèi)在鈣鈦礦光伏領(lǐng)域獲得重大突破的不僅是協(xié)鑫納米一家。在本月，長(zhǎng)江三峽集團(tuán)旗下三峽資本聯(lián)合中國(guó)三峽新能源注資的杭州纖納光電科技有限公司鈣鈦礦組件獲得全球首次IEC穩(wěn)定性測(cè)試報(bào)告。在2019年12月杭州纖納光電科技有限公司與國(guó)際權(quán)威檢測(cè)認(rèn)證機(jī)構(gòu)TÜV北德集團(tuán)及旗下TÜV北德光伏實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合宣布，纖納光電的鈣鈦礦電池組件成功通過了國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定性測(cè)試，所有測(cè)試前后功率衰減均不超過5%。這是全球首例通過第三方獨(dú)立檢測(cè)的鈣鈦礦電池組件穩(wěn)定性測(cè)試。

測(cè)試選取了鈣鈦礦組件核心材料穩(wěn)定性的四個(gè)項(xiàng)目，具體包括：

（1）、濕熱測(cè)試（dampheat test）規(guī)定組件需在85°C溫度以及85%相對(duì)濕度的環(huán)境下持續(xù)靜置1000小時(shí)；

（2）溫度循環(huán)測(cè)試（thermalcycling test）測(cè)試規(guī)定組件需在−40°C ~ +85°C之間連續(xù)循環(huán)200次；

（3）UV老化測(cè)試（UVpreconditioning test）規(guī)定組件需置于60°C以及高強(qiáng)紫外光照下，并接受總計(jì)15kWh每平米輻照量的連續(xù)紫外光照射；

（4）光老化測(cè)試（lightsoaking）規(guī)定組件需接受總計(jì)86kWh每平米的連續(xù)標(biāo)準(zhǔn)太陽光輻照；

上述測(cè)試模擬組件長(zhǎng)期在戶外使用受到的水、氧、光、熱等全方位環(huán)境老化因素沖擊，對(duì)組件材料長(zhǎng)期的穩(wěn)定性進(jìn)行綜合考量。纖納光電的鈣鈦礦組件通過了嚴(yán)格測(cè)試，在材料工藝與組件工藝的可靠性方面已能滿足應(yīng)用場(chǎng)景需求。此次穩(wěn)定性測(cè)試的成功意味著鈣鈦礦這項(xiàng)光伏新技術(shù)跨越“死亡之谷”，是一次振奮人心的質(zhì)的飛躍，具有里程碑意義。TÜV北德集團(tuán)全球可再生能源高級(jí)副總裁、全球光伏運(yùn)營(yíng)中心總裁兼大中華區(qū)副總裁須婷婷女士表示，此次全球首例鈣鈦礦組件通過商業(yè)化光伏組件環(huán)境可靠性測(cè)試，標(biāo)志著鈣鈦礦這一新興技術(shù)正式走出實(shí)驗(yàn)室，邁向市場(chǎng)，同時(shí)標(biāo)志著鈣鈦礦光伏技術(shù)開啟了新的征程。

國(guó)內(nèi)在鈣鈦礦光伏上有較大行動(dòng)的單位還有：

（1）3月15日，中國(guó)第一大風(fēng)機(jī)制造商金風(fēng)科技宣布，以戰(zhàn)略投資者身份領(lǐng)投英國(guó)鈣鈦礦太陽能發(fā)電公司牛津光伏有限公司（Oxford PVTM）D輪融資，投資金額2100萬英鎊。

（2）武漢理工大學(xué)程一兵專家團(tuán)隊(duì)、上海交通大學(xué)韓禮元團(tuán)隊(duì)、中科院物理研究所孟慶波團(tuán)隊(duì)、西安交通大學(xué)電信學(xué)院吳朝新教授團(tuán)隊(duì)、華中科技大學(xué)武漢光電研究中心唐江教授團(tuán)隊(duì)、電子科技大學(xué)的李世彬教授團(tuán)隊(duì)、北京交通大學(xué)張?？≌n題組、湖南大學(xué)物理與微電子科學(xué)學(xué)院潘安練教授團(tuán)隊(duì)、北京大學(xué)物理學(xué)院朱瑞團(tuán)隊(duì)、西安電子科技大學(xué)微電子學(xué)院郝躍院士團(tuán)隊(duì)、上?？萍即髮W(xué)物質(zhì)學(xué)院系統(tǒng)材料學(xué)研究部寧志軍教授課題組、合肥工業(yè)大學(xué)、哈工大、天津理工大學(xué)等都在鈣鈦礦光伏技術(shù)上有較大突破。

據(jù)統(tǒng)計(jì)2017全球鈣鈦礦光伏15大技術(shù)研究新動(dòng)向中國(guó)占了8個(gè)，這方面中國(guó)也是有較大優(yōu)勢(shì)。

鈣鈦礦光伏技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1、與傳統(tǒng)晶硅技術(shù)相比，鈣鈦礦技術(shù)具備若干顯著的優(yōu)勢(shì)。首先鈣鈦礦材料是一種人工合成的晶體材料，材料的配方可以不斷地調(diào)整、迭代，在提高材料性能的同時(shí)降低制造成本。

2、鈣鈦礦材料對(duì)雜質(zhì)不敏感，通常90%左右純度的鈣鈦礦材料就可以用于制造效率達(dá)到20%以上的太陽能電池。晶硅材料則對(duì)雜質(zhì)非常敏感，純度必須達(dá)到99.9999%以上才能用于制造太陽能電池。

3、鈣鈦礦材料的吸光能力也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過晶硅材料，可以用料更少。晶硅太陽能電池中硅片的厚度通常為160至180微米，而鈣鈦礦太陽能電池中鈣鈦礦層的厚度僅為0.3微米。一個(gè)由60片硅片構(gòu)成的晶硅組件消耗硅材料約1公斤，而相同尺寸的鈣鈦礦組件僅消耗2克鈣鈦礦材料。

4、生產(chǎn)更節(jié)能。鈣鈦礦材料可以溶解在普通溶劑之中，鈣鈦礦組件可以通過溶液涂布工藝生產(chǎn)，整個(gè)生產(chǎn)工藝流程溫度不超過150度。而晶硅材料的鑄錠和提拉都需要在1500度以上高溫，生產(chǎn)能耗的差別可想而知。

5、還有前面提到的發(fā)電效率受溫度影響更小等方面。

鈣鈦礦光伏進(jìn)一步發(fā)展主要需要解決的問題主要有：實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換效率的理論極限值、大面積涂層溶液的研究、長(zhǎng)期穩(wěn)定性的研究、回收技術(shù)（部分技術(shù)電池材料含鉛為避免鉛浪費(fèi)與環(huán)境污染回收技術(shù)是十分重要的）、將實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)品與技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等方面。鈣鈦礦光伏的應(yīng)用一開始就面向平價(jià)甚至底價(jià)光伏發(fā)電，必將引起光伏產(chǎn)業(yè)巨大變化。

原標(biāo)題:光伏單多晶競(jìng)爭(zhēng)猶在，現(xiàn)又出“攪局者”