【收錄專題 | 中國太陽能光伏產業市場分析_發電裝機容量_光伏逆變器出貨量】

　　“那是一個理想的世界，人們通過簡單布涂鈣鈦礦材料就可以輕松獲取和轉化太陽能量，世界清潔明亮，切片太陽能電池已成為久遠的往事。”國內一位光伏科學家曾這樣描繪光伏電池的未來。

　　鈣鈦礦太陽能電池，這個名字在今年的光伏行業聲名鵲起。高效率、低成本、易制備，它以十年的時間走完晶硅太陽能電池近半個世紀的發展之路，成為第三代光伏技術的焦點。協鑫光電董事長范斌表示，鈣鈦礦技術不僅可以打破晶硅電池技術轉換效率的理論“天花板”，還可以降低光伏產業度電成本，是唯一具有商業化應用前景的新興光伏技術。

　　晶硅太陽能電池的“顛覆者”?

　　鈣鈦礦太陽能電池是以鈣鈦礦型(ABX3型)晶體作為吸光層材料的電池。它的結構類似于“三明治”。兩個電極像三明治的兩片面包分別位于最外層，由外向內挨著電極的是空穴傳輸層和電子傳輸層，而鈣鈦礦層則居于最中間。

圖為協鑫光電鈣鈦礦太陽能電池

　　作為新一代太陽能電池，鈣鈦礦電池的工作原理與傳統太陽能電池相似。當陽光照在電池上，光子能量高于帶隙時，鈣鈦礦層就會吸收光子并產生“電子-空穴對”。電子傳輸層將分離出來的電子傳輸到負極上;空穴傳輸層則將與電子分離的空穴傳輸到正極上，在外電路形成電荷定向移動，從而產生電流，實現光能向電能的轉換。

　　中國光伏行業協會相關負責人告訴《中國電子報》記者，和晶硅太陽能電池相比，鈣鈦礦太陽能電池有三大優勢。一是成本低。鈣鈦礦太陽能電池原材料豐富，不受稀有金屬元素的儲量限制，光吸收系數高，1微米的厚度即可吸收超過90%的太陽光，原材料成本是傳統晶硅的1/20。二是效率高。目前，鈣鈦礦鈣電池的實驗室效率為25.8%，與晶硅電池的26.5%相差無幾。但其理論極限為33%，高于晶體硅電池的29.4%，并且可以疊加在各種電池材料表面制成更高效的疊層電池。三是易制備。鈣鈦礦組件制備僅需單一工廠，生產耗時短、能耗低，生產成本僅為晶硅的50%，徹底顛覆了晶硅冗長、復雜的生產工藝。

來源：極電光能

　　南京大學現代工程與應用科學學院教授譚海仁指出：“目前，傳統的晶硅單結太陽能電池遭遇了兩個發展瓶頸，一是現有的工業生產能力已經逼近晶硅單結太陽能電池光電轉化效率的極限;二是成本高、能耗大，將石英砂提煉為工業硅，制成單晶硅的過程，需要超過1000℃的高溫，而鈣鈦礦太陽能電池的制備只需要大約100℃。在這種情況下，生產成本更低、更節能的鈣鈦礦電池，被視為近年來光伏產業發展的新機遇。”

　　“鈣鈦礦技術不僅可以打破晶硅電池技術轉換效率的理論‘天花板’，還可以降低光伏產業度電成本，是唯一具有商業化應用前景的新興光伏技術。”范斌說，“鈣鈦礦太陽能電池大規模進入市場之后，憑借更高的光電轉化效率和顯著下降的成本，有機會在較短時間內成為市場主流。”

　　因“天賦異稟”，鈣鈦礦太陽能電池獲得了國家“點名”認可。今年以來，國家層面出臺不少政策積極推進鈣鈦礦太陽能電池發展。

　　《“十四五”能源領域科技創新規劃》指出，要開展高效鈣鈦礦電池制備與產業化生產技術的示范試驗，具體包括：研制基于溶液法與物理法的鈣鈦礦電池量產工藝制程設備，開發高可靠性組件級聯與封裝技術，研發大面積、高效率、高穩定性、環境友好型的鈣鈦礦電池;開展晶體硅/鈣鈦礦、鈣鈦礦/鈣鈦礦等高效疊層電池制備及產業化生產技術研究。

　　《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022—2030年)》提出，研發高效硅基光伏電池、高效穩定鈣鈦礦電池等技術。近日發布的《關于推動能源電子產業發展的指導意見(征求意見稿)》中也要求，加快智能光伏創新突破，支持鈣鈦礦及疊層電池等先進技術的研發應用，提升規模化量產能力。

　　“目前，中國鈣鈦礦電池在全球處于領先水平，組件量產進度最快，尺寸最大，效率最高。”范斌說。

　　2022年是鈣鈦礦產業化元年?

　　基于鈣鈦礦太陽能電池具備的諸多優點，新能源產業鏈企業紛紛進行相關布局。據記者不完全統計，目前已有近二十家上市公司表現了對鈣鈦礦太陽能電池的興趣。

　　隆基綠能目前擁有鈣鈦礦相關專利20項。

　　通威股份在今年半年報中提到，公司已全面展開了對鈣鈦礦/硅疊層電池等前沿技術的研究與開發。

　　中來股份在回復投資者時表示，公司的鈣鈦礦疊層電池正在研發中，現階段重點在進行與鈣鈦礦電池相匹配的底層電池的研發。

　　寧德時代董事長曾毓群在今年5月份召開的業績說明會上表示，公司鈣鈦礦光伏電池研究進展順利，正在搭建中試線。

　　此外，晶科能源、東方日升等光伏行業的一體化龍頭企業也表示對鈣鈦礦技術的關注和研發儲備，聆達股份、拓日新能、京山輕機開始布局該技術的產業化能力。新能源裝備廠商捷佳偉創的鈣鈦礦整線設備也進入研發階段。

　　在此背景下，鈣鈦礦電池的產業化前景也越來越清晰。不少企業更是先行一步，率先推進鈣鈦礦電池量產。

　　協鑫光電生產的尺寸為1m × 2m的全球最大尺寸鈣鈦礦組件已經下線，投建的全球首條100兆瓦量產線已在昆山完成廠房和主要硬件建設，計劃2023年投入量產。

圖為協鑫光電鈣鈦礦太陽能電池生產線

　　極電光能全球規模最大的150兆瓦鈣鈦礦光伏組件試制線設備已經入場安裝調試，今年第四季度將全面投產;其全球首條吉瓦級生產線也將于2023年啟動建設，計劃在2024年正式投產，至2026年建成10吉瓦的產能。

　　杭蕭鋼構在互動平臺上稱，其子公司合特光電計劃2022年底投產首條晶硅薄膜+鈣鈦礦疊層電池中試線，目標轉化效率為28%以上。

　　纖納光電在浙江衢州舉行了首批α組件的發貨儀式，發貨數量為5000片，用于省內工商業分布式鈣鈦礦電站。

　　極電光能聯合創始人、總裁于振瑞將2022年視作鈣鈦礦產業化元年。他告訴《中國電子報》記者，今年，極電光能鈣鈦礦太陽能電池正式走上中試線階段。這標志著鈣鈦礦技術正式從實驗室走向工廠。在中試線上，量產工藝及量產設備、自動化連續生產等都會得到驗證。他透露，目前，極光電能鈣鈦礦太陽能電池組件在10x10c㎡的尺寸上效率超過20%，20cm ×20c㎡的效率達到19.01%，30cm ×30c㎡的效率達到18.93%。計劃用兩年左右的時間，將試制線組件的效率做到20%以上。依托于該試制線，未來兩年極電光能將向市場上供應各類BIPV發電建材產品，以及用于地面及工業屋頂分布式光伏電站的標準組件產品。

圖為極電光能不同尺寸的鈣鈦礦組件的效率

　　范斌表示，協鑫光電100兆瓦生產線產品整體尺寸為1m×2m，效率預計在2023年達到18%，2024年達到20%。該生產線產品主要給客戶試用，同時還將用于建設示范電站，讓客戶和市場接受鈣鈦礦。“現在最關鍵是把100兆瓦線跑通，而這也是最艱難的一步，100兆瓦如果打通了，后面擴充到1吉瓦、10吉瓦就會容易很多。”范斌說。

　　鈣鈦礦光伏技術未來可期

　　盡管在理論上有諸多優點，但作為一種全新的光伏技術，鈣鈦礦電池在商業化過程中仍然面臨諸多挑戰。

　　中國科學院電工研究所太陽電池技術研究部主任王文靜表示，從產業化角度來看，鈣鈦礦電池有兩個顯著缺點，一是穩定性較差，二是在大面積應用時效率損失問題。他解釋，鈣鈦礦電池具有易氧化、不耐高溫等特點，穩定性較差、壽命較短。目前已報道的鈣鈦礦電池最長工作壽命往往只能達到幾千小時，遠低于晶硅電池。此外，目前實驗室里制造的鈣鈦礦電池面積較小，與市場需要的太陽能電池在尺寸上相距甚遠。“如何從實驗室的小面積，擴展到實際應用場景中的大面積，是其商業化需要面臨的一個嚴峻挑戰。”王文靜說。

　　范斌坦言：“目前整個鈣鈦礦技術的發展正處于從無到有的階段，設備全新，供應鏈全新，工藝技術全新。這其中，最大的難度在于產品的良率。”據了解，鈣鈦礦材料本身的結晶時間短，生產中的工藝窗口時間只有幾秒，造成了生產上的困難。除此以外，在制備鈣鈦礦電池的過程中，一個壞點、一個灰塵都有可能影響整個電池面板的效率，影響了其大面積應用時的效率。因此，如何讓鈣鈦礦的薄膜更加致密平整，以及如何保證環境清潔、避免灰塵等因素干擾，成為眼下亟須解決的問題。

　　盡管如此，業內對鈣鈦礦電池的未來仍持樂觀態度。

　　“有觀點認為鈣鈦礦電池穩定性差、壽命短，這其實是一種誤解。”范斌告訴《中國電子報》記者，“實驗證明，晶硅電池在連續工作1000~2000小時左右就會有衰減，而鈣鈦礦電池連續工作1.2萬小時都不會有衰減。它的穩定性和壽命實際上是優于晶硅電池的。”此外，光伏組件的產品維度單一，每年能帶來多少收益，是可以準確計算出來的，度電成本是唯一的指標。“鈣鈦礦太陽能電池實際效率和晶硅太陽能電池差距不大，但組件成本僅為晶硅電池的一半，能為客戶提供更好的投資回報率，將具有極大的市場空間。”范斌說。

　　于振瑞認為，未來兩年是鈣鈦礦太陽能電池“培育市場”的關鍵時期。隨著幾條百兆瓦級試制線的投產，各種不同場景下的示范應用會逐漸展開。這些應用項目將積累足夠的實證數據，讓客戶看到鈣鈦礦組件在各種不同的實際應用場景下的發電能力和穩定性。他預計，到2025年，鈣鈦礦技術將邁過與晶硅技術正面競爭的閾值門檻，占據度電成本的優勢地位，進一步加速放量。

　　于振瑞表示，未來光伏市場上將是多種技術并存的局面。在大型地面光伏電站和工業屋頂分布式光伏電站上，發電成本是首要考慮的因素，而鈣鈦礦光伏組件由于具有成本優勢而競爭力強;在一些土地資源稀缺、單位面積內需要安裝更多光伏裝機的情況下，例如戶用屋頂光伏電站，晶硅與鈣鈦礦的疊層電池由于具備高效率的優勢而競爭力強;此外，鈣鈦礦由于外觀漂亮，能與建材更好地集成，因而在光伏建筑一體化(BIPV)市場上占據競爭優勢。