鈣鈦礦電池技術(shù)仍處于“從0-1”關(guān)鍵跨越期

　　中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所研制出光電轉(zhuǎn)換效率超27%的鈣鈦礦太陽能電池原型器件；南京工業(yè)大學(xué)將鈣鈦礦疊層LED外量子效率突破45%；隆基綠能科技股份有限公司研發(fā)的柔性晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達(dá)29.8%……近期，我國高校、科研院所和企業(yè)在鈣鈦礦電池領(lǐng)域不斷取得新突破，鈣鈦礦電池賽道持續(xù)升溫。

　　被視為下一代光伏技術(shù)

　　據(jù)了解，鈣鈦礦電池是以鈣鈦礦型（ABX3型）晶體作為吸光層材料的薄膜太陽能電池，其核心結(jié)構(gòu)類似“三明治”，依次由電子傳輸層、鈣鈦礦層、空穴傳輸層組成。從技術(shù)路線看，鈣鈦礦電池主要分為單結(jié)鈣鈦礦電池和疊層鈣鈦礦電池。

　　“鈣鈦礦是比較新的技術(shù)，2009年第一次在實驗室出現(xiàn)?！崩ド絽f(xié)鑫光電材料有限公司董事長范斌表示，“鈣鈦礦的理論光電轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)比晶硅高得多，晶硅理論光電轉(zhuǎn)換效率最高只有29.3%，而鈣鈦礦理論光電轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到45%左右，這就是鈣鈦礦最大的價值?！?/p>

　　“面對新能源大規(guī)模并網(wǎng)、新型電力系統(tǒng)建設(shè)的要求，需要尋找更高效、更經(jīng)濟(jì)、更多元的能源技術(shù)路線，鈣鈦礦電池技術(shù)是具有潛力的突破口之一?！敝袊茉囱芯繒硎麻L史玉波表示，鈣鈦礦制備成本僅為晶硅的1/3，具有柔性、輕薄、可定制特性。不僅能在光伏領(lǐng)域與晶硅形成疊層互補，更能跨界延伸至顯示、傳感、儲能等場景。

　　“鈣鈦礦電池被視為下一代光伏技術(shù)。相較于傳統(tǒng)晶硅電池，鈣鈦礦電池因其柔性、質(zhì)輕等特性，即使在陰天等弱光條件下，也能保持較為穩(wěn)定的光電轉(zhuǎn)換效率。”京東方科技集團(tuán)副總裁、首席品牌官司達(dá)說，鈣鈦礦電池應(yīng)用場景更為廣泛，能夠應(yīng)用于新能源汽車、光伏玻璃建筑一體化以及各類消費電子產(chǎn)品等。

　　相關(guān)技術(shù)研究取得新進(jìn)展

　　當(dāng)前，鈣鈦礦電池技術(shù)正在成為全球研究的熱點，我國已走在全球領(lǐng)先位置。

　　11月7日，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所發(fā)布消息稱，該研究所游經(jīng)碧研究員團(tuán)隊在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，研發(fā)出光電轉(zhuǎn)換效率為27.2%的鈣鈦礦太陽能電池原型器件，并顯著提升了其運行穩(wěn)定性。相關(guān)研究成果在線發(fā)表于國際綜合期刊《科學(xué)》雜志。

　　據(jù)介紹，此次研發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池原型器件在1個標(biāo)準(zhǔn)太陽光和最大功率輸出點條件下持續(xù)運行1529小時，而后仍可保持初始效率的86.3%。此外，器件在1個標(biāo)準(zhǔn)太陽光與85℃光熱耦合加速老化條件下，持續(xù)運行1000小時后仍能維持初始效率的82.8%。該研究實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池效率與穩(wěn)定性方面的協(xié)同提升，將為其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展提供重要支撐。

　　同月12日，從南京工業(yè)大學(xué)獲悉，該校柔性電子全國重點實驗室主任、中國科學(xué)院院士黃維與王建浦、王娜娜教授團(tuán)隊創(chuàng)新提出“層間光子循環(huán)”，將疊層鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）的外量子效率提升至45.5%。國際學(xué)術(shù)期刊《自然》12日在線發(fā)表了相關(guān)論文。

　　黃維表示，盡管團(tuán)隊制備的疊層鈣鈦礦LED尚處于實驗室階段，但器件效率已達(dá)商業(yè)化水平，團(tuán)隊將嘗試放大實驗室成果，穩(wěn)步推進(jìn)鈣鈦礦LED產(chǎn)業(yè)化。

　　近日，隆基綠能科技股份有限公司聯(lián)合蘇州大學(xué)、西安交通大學(xué)等研究團(tuán)隊研發(fā)的商業(yè)尺寸硅片級柔性疊層電池效率達(dá)29.8%。該電池效率獲德國弗勞恩霍夫太陽能研究所認(rèn)證，成為全球首個獲權(quán)威認(rèn)證的該類型電池效率世界紀(jì)錄。

　　“技術(shù)革新正在推動鈣鈦礦電池加速走向產(chǎn)業(yè)化。”范斌說。業(yè)內(nèi)人士表示，目前，鈣鈦礦領(lǐng)域已呈現(xiàn)出“技術(shù)突破、產(chǎn)業(yè)落地與供應(yīng)鏈自主化并進(jìn)”發(fā)展態(tài)勢。

　　需完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系

　　“行業(yè)要清醒地認(rèn)識到，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)仍處于”從0-1“的關(guān)鍵跨越期，挑戰(zhàn)與機遇并存。”史玉波說，從技術(shù)端看，穩(wěn)定性不足、大面積制備工藝不成熟，仍是“卡脖子”問題，如果要在極端環(huán)境下保障電池性能，還需持續(xù)攻關(guān)；從產(chǎn)業(yè)端看，核心材料需自主可控、檢測標(biāo)準(zhǔn)體系缺失、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足等問題亟待解決；從生產(chǎn)端看，基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)化銜接不緊密、資本與技術(shù)匹配不準(zhǔn)確的現(xiàn)象依然存在。

　　未來如何推動鈣鈦礦電池商業(yè)化？史玉波建議，要堅持以科技創(chuàng)新為核心，筑牢自立自強根基。科研機構(gòu)要聚焦穩(wěn)定性、核心材料、關(guān)鍵設(shè)備等瓶頸問題，加強基礎(chǔ)研究；企業(yè)要發(fā)揮創(chuàng)新主體作用，加快中試轉(zhuǎn)化，力爭在“卡脖子”領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自主可控，避免同質(zhì)化競爭。而推動全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)力，構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系，政府部門需要加快完善標(biāo)準(zhǔn)體系，優(yōu)化政策支持，打通研發(fā)中試量產(chǎn)的堵點；企業(yè)間要加強協(xié)同，形成材料、設(shè)備應(yīng)用的完整鏈條，提升產(chǎn)業(yè)的整體競爭力。

　　范斌認(rèn)為，鼓勵更多企業(yè)參與進(jìn)來，有助于整個鈣鈦礦電池技術(shù)生態(tài)的成熟。競爭帶來的不僅是壓力，還有產(chǎn)業(yè)鏈的完善和資本的匯聚。做的人越多，配套的供應(yīng)商也就會越多，調(diào)用的資本量也會越大，技術(shù)進(jìn)步才會越快。（記者 葉偉）

　　轉(zhuǎn)自：中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報

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