（一）鈣鈦礦技術(shù)概述
鈣鈦礦（perovskite）是指以俄國地質(zhì)學(xué)家Lev Perovski名字命名的一類(lèi)具有ABX3結構的礦物化合物（如CaTiO3），而具有光伏效應的鈣鈦礦材料主要是一類(lèi)具有相同晶體結構的雜化金屬鹵化物鈣鈦礦。鈣鈦礦太陽(yáng)電池（PerovskiteSolar Cells-PSC）是指使用“有機-無(wú)機雜化金屬鹵化物”作為光敏層的一類(lèi)薄膜太陽(yáng)電池。由于所使用的光敏材料與鈣鈦復合氧化物（CaTiO3）具有相同的晶體結構，所以被稱(chēng)為“鈣鈦礦太陽(yáng)電池”。
（二）技術(shù)研發(fā)進(jìn)展
1.光電轉換效率
截至2024年5月，鈣鈦礦-晶硅疊層太陽(yáng)電池的世界最高紀錄效率為33.9%（面積：1.0044 cm2），由隆基綠能（LONGi）創(chuàng )造；鈣鈦礦-晶硅疊層小組件的世界最高紀錄效率為28.6%（面積：258.14 cm2），由英國牛津光伏（Oxford PV）保持；鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層電池的世界最高紀錄效率為29.1%（面積：0.0489 cm2），由南京大學(xué)和仁爍光能（NanjingU/Renshine）保持；鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層大面積電池的世界最高紀錄效率為28.2%（面積：1.038 cm2），由南京大學(xué)和仁爍光能保持；鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層微型組件的世界最高紀錄效率為24.5%（面積：20.25 cm2），也由南京大學(xué)和仁爍光能保持。
2.鈣鈦礦電池穩定性
鈣鈦礦商業(yè)化組件的穩定性也得到了大幅提升。2022年杭州纖納1.2m´0.6m的鈣鈦礦組件經(jīng)德國電氣工程師協(xié)會(huì )（VDE）權威認證，通過(guò)了IEC61215、IEC61730穩定性全體系測試。2023年極電光能1.2m´0.6m的鈣鈦礦組件經(jīng)德國萊茵認證公司TUV權威認證，獲得了首張IEC61215、IEC61730的商用證書(shū)。
事實(shí)上，在鈣鈦礦太陽(yáng)電池效率和穩定性的研究上，科研人員并沒(méi)有或者沒(méi)法同步提升效率和穩定性，即高效率不代表穩定性也高，高穩定性電池不代表效率也高，大多情況下效率和穩定性無(wú)法兼顧，因而需要協(xié)同提升鈣鈦礦太陽(yáng)電池的效率和穩定性是業(yè)界新課題。在鈣鈦礦光伏產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中，大面積、規?；慨a(chǎn)的鈣鈦礦商業(yè)化組件在“穩效協(xié)同”（即效率和穩定性同步提升）上需要取得新突破。
（三）國內鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展
產(chǎn)能不斷擴大。截止2024年3月底，國內已有纖納光電、協(xié)鑫光電和極電光能3家百兆瓦級鈣鈦礦產(chǎn)線(xiàn)通線(xiàn)。仁爍光能、萬(wàn)度光能、曜能科技、脈絡(luò )能源4家公司百兆瓦級鈣鈦礦中試線(xiàn)已陸續建成。此外，多家鈣鈦礦公司正在建設中試線(xiàn)以及更多的實(shí)驗室小試線(xiàn)建成或在建。隆基綠能、晶科能源、通威、正泰新能、天合光能、阿特斯等晶硅電池企業(yè)依托晶硅太陽(yáng)電池的技術(shù)優(yōu)勢，選擇鈣鈦礦-晶硅疊層太陽(yáng)電池路線(xiàn)，突破晶硅太陽(yáng)電池的效率限制。寧德時(shí)代、比亞迪、京東方等上市公司也有布局鈣鈦礦行業(yè)，進(jìn)行相關(guān)技術(shù)和專(zhuān)利儲備。
組件邁進(jìn)商業(yè)化門(mén)檻。2023年，鈣鈦礦光伏標準組件也實(shí)現了歷史性的跨越，向大規模商業(yè)化邁出了一大步。纖納光電、協(xié)鑫光電、極電光能均有標準鈣鈦礦組件發(fā)電項目竣工發(fā)電。11月底，三峽集團鄂爾多斯1MW鈣鈦礦電站并網(wǎng)。這些項目將為鈣鈦礦標準組件實(shí)現大規模商業(yè)化應用積累寶貴經(jīng)驗。
持續有新入局者。2023年6月，中國核電審議通過(guò)了《關(guān)于柔性、剛性鈣鈦礦商業(yè)級中試產(chǎn)線(xiàn)研發(fā)科研項目立項的議案》，2023年將重點(diǎn)加速鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。2023年11月，顯示面板龍頭京東方啟動(dòng)鈣鈦礦光伏項目，正式進(jìn)軍光伏行業(yè)；2023年11月，比亞迪在投資者關(guān)系活動(dòng)發(fā)布中介紹旗下光伏業(yè)務(wù)時(shí)，提到"比亞迪已積極布局了鈣鈦礦電池技術(shù)"。
持續受資本市場(chǎng)看好。不同于宏觀(guān)市場(chǎng)環(huán)境表現，鈣鈦礦光伏企業(yè)持續受資本市場(chǎng)追捧，2023年全年至少有7家鈣鈦礦企業(yè)完成新一輪股權融資。
（四）存在的主要問(wèn)題
1.產(chǎn)品穩定性及商業(yè)化待驗證鈣鈦礦的穩定性是各界普遍關(guān)心的問(wèn)題。早期的鈣鈦礦器件穩定性較差，但近幾年得到了極大的提升。學(xué)術(shù)界對影響鈣鈦礦穩定性的原因有了比較深入的理解，并針對性地提出了各種解決方案。但學(xué)術(shù)界提出的解決方案需要更多的實(shí)驗進(jìn)行驗證；在工程上，如何把學(xué)術(shù)界提出的方案應用到工程之中需要大量的二次開(kāi)發(fā)工作。2023年，頭部企業(yè)陸續展開(kāi)鈣鈦礦電站野外實(shí)證數據的收集，預計2024-2025年將會(huì )有更多的野外數據對鈣鈦礦產(chǎn)品穩定性提供驗證支撐。
2.產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展不成熟鈣鈦礦組件的生產(chǎn)制造需要成熟的專(zhuān)門(mén)設備。目前，用于大面積鈣鈦礦組件制備的設備都是從其它領(lǐng)域移植過(guò)來(lái)的，還沒(méi)有完成與鈣鈦礦相關(guān)制造技術(shù)的融合。未來(lái)，應該基于鈣鈦礦生產(chǎn)涉及到的材料和工藝技術(shù)開(kāi)發(fā)出成熟的專(zhuān)用設備。
3.鈣鈦礦的效率測試及功率標定問(wèn)題首先，國際認證機構對光伏電池（組件）測試的面積定義僅限三種：全面積、孔徑面積和限定輻照面積。全面積與孔徑面積一般在成熟商業(yè)化組件的測試中采用。而鈣鈦礦的效率認證普遍采用限定輻照面積法來(lái)進(jìn)行電池和組件的測試。但行業(yè)內仍有不少第三方認證機構采用的是“去死區”的方法，造成因組件死區面積比例不同造成的測試結果偏差和應用效果偏差。
其次，兩個(gè)國際權威的圖表只承認所謂的“穩態(tài)效率”，而穩態(tài)效率的測試非常復雜，無(wú)法在生產(chǎn)線(xiàn)上推廣使用；光伏行業(yè)最常用的功率檢測手段“IV掃描法”對于鈣鈦礦組件而言，測量結果對測量條件（掃描方向、掃描速度等）過(guò)于敏感，給準確的功率標定造成了很大的困難。因此需要學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、設備方聯(lián)手，制定一種可靠、快捷的組件電學(xué)參數檢驗檢測標準。
第三，鈣鈦礦組件的弱光性能和溫度系數均優(yōu)于晶硅。在相同條件下，鈣鈦礦組件發(fā)電量高于晶硅。在測試過(guò)程中如果按照原來(lái)晶硅組件的測試標準，會(huì )導致鈣鈦礦組件的測試結果誤差較大。因此，建立一套新的標準來(lái)標注鈣鈦礦組件功率顯得至關(guān)重要。
4.量產(chǎn)組件的效率與穩定性需要協(xié)同提高隨著(zhù)組件面積的放大，其光電轉換效率明顯降低，而且這些高效率電池和組件基本無(wú)法保證其穩定性。如何制備同時(shí)具有高效率和高穩定性的大面積鈣鈦礦組件，即“穩效協(xié)同”的量產(chǎn)組件，是各界普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問(wèn)題。
來(lái)源：中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì )CPIA
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