最新！光伏技術重大突破

據新華社報道，針對鈣鈦礦太陽能電池高溫工作條件下運行穩定性差這一領域難題，南開大學化學學院袁明鑑教授帶領課題組開展高水平國際合作研究，成功製備出兼具高能量轉換效率與高運行穩定性的鈣鈦礦太陽能電池器件，標誌着新一代光伏技術取得重大突破。

9月30日晚,《自然》雜誌以“兼具高效熱穩定性的甲脒銫組分鈣鈦礦太陽能電池”爲題，發表了這項研究成果。

結晶路徑轉變策略實現高效率高溫工況穩定鈣鈦礦太陽能電池。（受訪者供圖）

鈣鈦礦是一類具有獨特晶體結構的材料，廣泛應用於新型太陽能電池等半導體器件。鈣鈦礦太陽能電池作爲第三代光伏技術，其獨特的柔性兼容性與大面積製備潛力，爲光伏、物聯網、新能源汽車乃至航天航空等領域帶來前所未有的機遇。可這種新型太陽能電池的穩定性一直是限制其大規模商業應用的關鍵因素。鈣鈦礦材料作爲電池的吸光層，其穩定性受外界環境因素影響顯著。目前，高性能鈣鈦礦太陽能電池在製備過程中往往需要依賴易揮發的有機胺鹽添加劑來穩定物相併調控結晶。然而，這種添加劑在高溫條件下極易分解，引發鈣鈦礦薄膜化學組分失衡，進而顯著降低電池在高溫工況下的運行穩定性。

針對這一難題，袁明鑑帶領研究團隊結合理論預測，發展了一種具有更高熱穩定性的合金鈣鈦礦製備策略，該策略徹底解決甲脒銫組分鈣鈦礦薄膜組分不均一的問題。利用該策略製備的鈣鈦礦太陽能電池器件，展現出世界一流的能量轉換效率與高溫工況穩定性。

“此項研究不僅爲鈣鈦礦太陽能電池的穩定性提升奠定了堅實的技術基礎，也爲光伏技術的進一步實用化和商業化開闢了廣闊前景，對推動全球能源結構的綠色轉型具有深遠意義。”袁明鑑說。

袁明鑑表示，目前研究團隊正通過校企合作，積極推進符合產業化需求的高性能鈣鈦礦太陽能電池模組的研發，力求儘快推動研究成果的實際應用與產業化落地。

據悉，太陽能電池主要分爲晶硅電池和薄膜電池兩大類，這兩類電池起初在技術上相對獨立，在各自方向不斷髮展迭代。

晶硅電池中，N型和P型單晶硅電池是產業主流。在薄膜電池中，有砷化鎵、碲化鎘、銅銦鎵硒、鈣鈦礦這幾種常見的化合物電池。相對來說，鈣鈦礦所需的元素在地殼中含量豐富，這爲其規模化發展提供了必要條件。

鈣鈦礦太陽能電池作爲第三代新型太陽能電池，具有高轉換效率、低成本、應用場景廣泛等優勢。產業鏈上游包括TCO玻璃、靶材、POE膠膜、丁基膠等輔材以及鍍膜設備、塗布設備、激光設備、封裝設備等設備，其中以鍍膜設備（PVD、RPD）、塗布機、激光設備爲核心；中游爲鈣鈦礦電池及組件製造；下游爲鈣鈦礦電池應用，包括BIPV（光伏建築一體化）、車載光伏、室內光伏等。

東吳證券在研報中表示，按照各家廠商發佈的量產規劃，2023年合計鈣鈦礦組件產能1.25GW，2025年7.4GW，預計組件市場空間約37.5億元；2030年鈣鈦礦組件產能預計142GW，對應市場空間約950億元，2022年至2030年複合增速達128%。

A股上市公司中，已有多家企業在鈣鈦礦電池技術上有所突破。

通威股份已組建鈣鈦礦疊層電池實驗室，併成立通威全球創新研發中心，對含鈣鈦礦/硅疊層先進電池在內的多種技術路線實現並行研發，目前小尺寸鈣鈦礦/HJT疊層電池效率達到33.08%。

中國核電目前擁有剛性、柔性鈣鈦礦太陽能電池的核心技術與全套自主知識產權。2024年成功研發的1200×400mm²商品級柔性鈣鈦礦組件效率高達17.75%，創造了柔性鈣鈦礦組件行業最大尺寸紀錄、最高效率紀錄。

拓日新能目前擁有專門的鈣鈦礦項目團隊，主要研究反式結構鈣鈦礦電池，現階段在小面積電池進行新材料、新配方、新結構實驗以及在實際生產線進行量產化實驗。

曼恩斯特在鈣鈦礦太陽能板塊已形成穩定的市場拓展及產品交付能力，實驗線及中試線的訂單規模持續增加，部分訂單也將在今年經客戶驗收後逐步完成收入確認。

隆基綠能的鈣鈦礦電池技術目前處於實驗室研發階段。2023年11月，公司研發的晶硅—鈣鈦礦疊層電池經美國國家可再生能源實驗室（NREL）認證，效率達到33.9%。

每日經濟新聞綜合新華社、公開信息

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