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最近聽到一個(gè)消息：光伏發(fā)電設(shè)備有重大突破，據(jù)說設(shè)備成本降低95%，效率提升很多，按此計(jì)算，光伏電的成本要斷崖式下跌，光伏發(fā)電優(yōu)勢(shì)凸顯出來了。

我們浙江衢州已經(jīng)在建造這樣的新型光伏發(fā)電站：全球首個(gè)鈣鈦礦光伏地面電站。

先認(rèn)識(shí)一下“鈣鈦礦”：一般為立方體或八面體形狀，具有光澤，淺色到棕色。是一類陶瓷氧化物，其分子通式為ABO3。此類氧化物最早被發(fā)現(xiàn)，是存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣（CaTiO3）化合物，因此而得名。見下圖：


用鈣鈦礦材料做太陽能電池，不僅轉(zhuǎn)換效率有明顯優(yōu)勢(shì)，而且制作工藝也相對(duì)簡(jiǎn)單。因此，更便宜、更容易制造的鈣鈦礦太陽能電池，很有可能改變整個(gè)新能源的格局。

鈣鈦礦太陽能電池還有潛力與硅電池板相結(jié)合，制造出效率達(dá)30%甚至更高的串聯(lián)電池。成本低，效率高，又輕又薄，這不正是大家夢(mèng)寐以求的太陽能材料嗎？

而且鈣鈦礦地球上的儲(chǔ)量非常豐富，總儲(chǔ)量是海水的7倍，所以材料成本非常低，僅為傳統(tǒng)光伏電池的5%左右。實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用后，發(fā)電成本至少降至晶硅電池的一半左右。

這次衢州建造的電站規(guī)模不大，衢江區(qū)（十點(diǎn)嫂老家）鈣鈦礦集中式光伏電站一期項(xiàng)目占地約250畝，裝機(jī)容量12兆瓦，計(jì)劃總投資6000萬元，但這是全球首個(gè)鈣鈦礦光伏地面電站。

已經(jīng)變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)了，說明切實(shí)可行，這是光伏發(fā)電的里程碑事件。鈣鈦礦光伏作為一種新興的光伏技術(shù)，不僅在效率上可以比肩晶硅光伏的效率，而且在成本和工藝上更具顯著優(yōu)勢(shì)。

此外，鈣鈦礦光伏弱光性能優(yōu)異、光電特性可調(diào)，是晶硅光伏不具備的特點(diǎn)，這使鈣鈦礦光伏在應(yīng)用場(chǎng)景上更有想象力，未來有望使光伏應(yīng)用走進(jìn)千家萬戶，為家里的日用電器提供能源。

近年來，多家初創(chuàng)公司已開始建立百兆瓦級(jí)別的鈣鈦礦光伏產(chǎn)線，協(xié)鑫、隆基及寧德時(shí)代等巨頭也紛紛布局，僅2021年就有17家企業(yè)參與鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)的投融資，金額超85億元。


早期的鈣鈦礦光伏電池并沒有引起很多的關(guān)注，一方面效率僅為2.2%，另一方面這些器件壽命很短，其中的極性電解質(zhì)溶液使電池性能迅速衰減。

直到2012年，鈣鈦礦光伏電池中引入固體電解質(zhì)Spiro-MeOTAD（是一種染料，敏化太陽能電池材料，你可以理解為催化劑）作為空穴傳輸材料，電池壽命顯著延長(zhǎng)，且效率提高到9.7%，才引起科學(xué)家的重視。轉(zhuǎn)換效率與單晶硅對(duì)比如下：


近些年，科學(xué)家通過調(diào)節(jié)鈣鈦礦材料組分、設(shè)計(jì)新器件結(jié)構(gòu)和開發(fā)新工藝，實(shí)現(xiàn)了單結(jié)25.7%，雙結(jié)28%的光電轉(zhuǎn)換效率 ，與單晶硅已經(jīng)不相上下。

最新技術(shù)更加不得了，新式鈣鈦礦光伏電池的單層理論效率可達(dá)31%，鈣鈦礦雙結(jié)疊層電池轉(zhuǎn)換效率可達(dá)35%，鈣鈦礦三結(jié)疊層電池理論效率可達(dá)45%以上。

45%還不是天花板，如果摻雜新型材料,鈣鈦礦電池的轉(zhuǎn)換效率最高能達(dá)到驚人的50%，是目前晶硅電池的2倍左右?？偨Y(jié)一下鈣鈦礦光伏優(yōu)勢(shì)：

1、材料用量少。鈣鈦礦光伏電池由于光吸收能力強(qiáng)，材料的用量非常低，鈣鈦礦組件中鈣鈦礦層厚度大概是0.4um，而晶硅組件中的硅片厚度通常為180um，差了40-50倍。

2021年全球大概有50萬噸硅料的產(chǎn)量，倘若把這50萬噸硅料完全替換成鈣鈦礦，大概1000噸就可以滿足需求 ，降本空間十分可觀。

2、組件價(jià)格低廉。鈣鈦礦光伏電池采用溶液法工藝，其前驅(qū)液的配制不涉及任何復(fù)雜工藝，對(duì)純度要求不高。

晶硅材料純度必須達(dá)到99.9999%（6個(gè)9）以上才能用于制造太陽能電池，而鈣鈦礦只需98%（1個(gè)9）左右就可以用于制造效率達(dá)20%以上的太陽能電池。

當(dāng)下晶硅組件的制造成本在1元/W以上，而鈣鈦礦組件成本只有一半，約為0.5~0.6元/W，其中鈣鈦礦材料成本占比僅為5%，玻璃、靶材等占到另外的60%以上，鈣鈦礦組件未來仍有較大的降本空間。

3、投資成本低。以1GW產(chǎn)能投資來對(duì)比，晶硅的硅料、硅片、電池、組件全部加起來，需要10億元的投資，而同等規(guī)模下，鈣鈦礦的投資約為5億元左右，是晶硅的一半。

4、工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)業(yè)鏈縮短。對(duì)于晶硅來說，硅料、硅片、電池、組件需要4個(gè)以上不同工廠生產(chǎn)加工，一片組件的制造時(shí)間需要3天左右。

而對(duì)于鈣鈦礦只需要1個(gè)工廠，從玻璃、膠膜、靶材、化工原料進(jìn)入，到組件成型，總共只需45分鐘。

5、低溫制備，能耗低。晶硅在拉單晶的過程中需要900℃以上的溫度將硅料融化，而鈣鈦礦各功能層的加工溫度不超過180℃，且大多數(shù)環(huán)節(jié)也無需真空條件。

從能耗角度，單晶組件制造的能耗大約是1.52KWh/W，而鈣鈦礦組件能耗為0.12KWh/W，單瓦能耗只有晶硅的1/10，能量回報(bào)周期短。

6、光電轉(zhuǎn)化效率高。鈣鈦礦材料吸收的光子轉(zhuǎn)換成電子后，由于其載流子具有較長(zhǎng)的擴(kuò)散距離（幾個(gè)微米，遠(yuǎn)大于鈣鈦礦薄膜厚度），很容易被電極收集、損耗較小，因此能產(chǎn)生較高的光生電壓和電流，綜合表現(xiàn)出較高的光電轉(zhuǎn)換效率。

7、弱光性能好。鈣鈦礦光伏電池弱光下具有優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)化效率，未來有機(jī)會(huì)將室內(nèi)照明的弱光和陰天時(shí)室外弱的太陽光利用起來發(fā)電，這也是鈣鈦礦光伏區(qū)別于傳統(tǒng)硅基光伏的一大優(yōu)勢(shì)。

相關(guān)的研究表明，鈣鈦礦光伏電池在200Lux（照明單位）的弱光下仍可輸出25%以上的光電轉(zhuǎn)換效率。

夏季明朗的室內(nèi)光照強(qiáng)度為100～550Lux，而100W的白熾燈光照強(qiáng)度約1200 Lux，熒光燈的發(fā)光效率是白熾燈的3～4倍。

這就意味著鈣鈦礦光伏未來有望在室內(nèi)弱光條件下為一些低能耗電器提供可靠穩(wěn)定的電力來源。也就是說，以后你家的部分電器用電靠墻上的鈣鈦礦光伏發(fā)電即可。

原標(biāo)題：光伏行業(yè)要變天了！