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 轉(zhuǎn)化效率從3.8%到25.5%，鈣鈦礦僅用了12年。

攻克穩(wěn)定性世界級(jí)難題，鈣鈦礦只花了一年半左右。

2009年，當(dāng)日本科學(xué)家Tsutomu Miyasaka首次用鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)電時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率僅為3.8%，彼時(shí)晶硅電池實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)達(dá)到了18%左右。僅僅12年過(guò)去，鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率的最高紀(jì)錄已經(jīng)達(dá)到25.5%，接近目前效率最高的異質(zhì)結(jié)、TOPCon等晶硅技術(shù)，將同為薄膜電池的其它技術(shù)路線甩開(kāi)幾條街。

在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)不是鈣鈦礦電池應(yīng)用的限制因素，更為關(guān)鍵的是其產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品的穩(wěn)定性。

穩(wěn)定壓倒一切，也是決定鈣鈦礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)化成敗的關(guān)鍵。

我本強(qiáng)壯，奈何體質(zhì)天生

與晶硅相比，鈣鈦礦的效率提升速度相當(dāng)亮眼，但奈何體質(zhì)生來(lái)薄弱。

眾所周知，與晶硅組件的衰減機(jī)制不同，傳統(tǒng)鈣鈦礦吸光材料在長(zhǎng)期光照加熱條件下結(jié)構(gòu)極易被破壞，導(dǎo)致電池性能迅速衰減，天生體質(zhì)較弱，所以穩(wěn)定性也成為鈣鈦礦技術(shù)研發(fā)與量產(chǎn)過(guò)程中亟待解決的世界級(jí)難題。

對(duì)鈣鈦礦產(chǎn)品進(jìn)行穩(wěn)定性測(cè)試和認(rèn)證，需要考慮兩個(gè)因素：標(biāo)準(zhǔn)和檢測(cè)機(jī)構(gòu)。由于鈣鈦礦電池技術(shù)近年來(lái)才開(kāi)始小規(guī)模量產(chǎn)，一直以來(lái)光伏電池標(biāo)準(zhǔn)中尚未考慮過(guò)鈣鈦礦電池和組件。目前鈣鈦礦產(chǎn)品的認(rèn)證只能暫時(shí)參照晶硅組件的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，這也意味著，以該標(biāo)準(zhǔn)得出的認(rèn)證結(jié)果，基本代表著當(dāng)前鈣鈦礦電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)度。

國(guó)際電工委員會(huì)(IEC) 61215標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)光伏晶硅組件的認(rèn)證測(cè)試主要分為以下幾種：性能測(cè)試(Performance test)、環(huán)境箱老化測(cè)試(Chamber test)、電器安規(guī)測(cè)試(Electrical shock & Harzard tests)、機(jī)械應(yīng)力測(cè)試(Machanical stress tests)、戶外測(cè)試(Outdoor test)。IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)中還包括了單項(xiàng)及序列測(cè)試，以用來(lái)評(píng)估組件在戶外長(zhǎng)期可靠性。

據(jù)介紹，目前提高鈣鈦礦材料結(jié)構(gòu)和組份本征光熱的穩(wěn)定性以及對(duì)電池進(jìn)行封裝是解決鈣鈦礦穩(wěn)定性問(wèn)題的主要手段。盡管目前參與鈣鈦礦技術(shù)研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)與學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)眾多，主攻鈣鈦礦技術(shù)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)大部分測(cè)試結(jié)果均為單項(xiàng)測(cè)試，能夠推出符合量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的鈣鈦礦組件并通過(guò)穩(wěn)定性認(rèn)證的卻少之又少。

“穩(wěn)定壓倒一切”，誰(shuí)在領(lǐng)先?

事實(shí)上，到目前為止，僅有纖納光電公開(kāi)披露了其鈣鈦礦產(chǎn)品通過(guò)第三方測(cè)試的穩(wěn)定性報(bào)告，包括老化測(cè)試以及加嚴(yán)測(cè)試，在解決鈣鈦礦技術(shù)的穩(wěn)定性問(wèn)題方面獲得了突破性的進(jìn)展。


2019年，纖納光電的鈣鈦礦組件通過(guò)了IEC 61215:2016標(biāo)準(zhǔn)中四項(xiàng)環(huán)境箱老化測(cè)試，分別為冷熱循環(huán)測(cè)試、光衰老化測(cè)試、濕熱老化測(cè)試和紫外老化測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，組件老化后的轉(zhuǎn)換效率均與初始值相當(dāng)。

這是全球首例符合IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)的鈣鈦礦組件的產(chǎn)品認(rèn)證，這意味著鈣鈦礦技術(shù)正式走出實(shí)驗(yàn)室，邁向市場(chǎng)，開(kāi)啟了新的征程。

2021年初，纖納的鈣鈦礦組件再次通過(guò)了由第三方權(quán)威認(rèn)證機(jī)構(gòu)德國(guó)VDE與泰爾實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合按照IEC 61215:2016標(biāo)準(zhǔn)中三項(xiàng)環(huán)境箱老化測(cè)試的加嚴(yán)測(cè)試，分別為1000 h的光衰老化實(shí)驗(yàn)(在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光輻照度下，組件老化溫度為70oC)、3000 h的濕熱老化實(shí)驗(yàn)、100kWh紫外老化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)，組件老化后的轉(zhuǎn)換效率均與初始值相當(dāng)。該認(rèn)證也是全球首例IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)的鈣鈦礦組件產(chǎn)品認(rèn)證。

實(shí)際上，上述兩項(xiàng)認(rèn)證結(jié)果代表著，纖納光電的鈣鈦礦組件穩(wěn)定性與其他已經(jīng)商業(yè)化的技術(shù)基本相當(dāng)，甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了先前的穩(wěn)定性預(yù)期。

技術(shù)引領(lǐng)創(chuàng)新，鈣鈦礦標(biāo)準(zhǔn)亟需定制

不過(guò)也有行業(yè)專家提醒道，鈣鈦礦產(chǎn)品的認(rèn)證暫時(shí)參照了IEC 61215:2016對(duì)晶硅光伏組件的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。但這兩種產(chǎn)品的吸光材料以及其它功能材料不同、溫度系數(shù)也不同，因此在制訂鈣鈦礦產(chǎn)品的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，需要根據(jù)電池性能特性及衰減機(jī)理設(shè)計(jì)突出最薄弱環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，才能真正將鈣鈦礦組件應(yīng)用到現(xiàn)實(shí)生活中。

“比如，鈣鈦礦組件的溫度系數(shù)與晶硅組件不同，在測(cè)試前需要的穩(wěn)定周期及組件預(yù)處理方式不同;鈣鈦礦組件厚度薄，在太陽(yáng)光模擬光源下可以快速達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，因此不需要按照晶硅組件測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理;另外，由于遲滯效應(yīng)的影響，大多數(shù)鈣鈦礦組件的正反掃電性能有差距，在測(cè)試轉(zhuǎn)化效率及組件功率時(shí)測(cè)試方法也會(huì)影響測(cè)試結(jié)果”。

以纖納光電為代表的鈣鈦礦組件在穩(wěn)定性方面屢獲突破，但仍需通過(guò)更多的實(shí)地場(chǎng)景應(yīng)用來(lái)檢驗(yàn)鈣鈦礦光伏技術(shù)的商業(yè)化程度。目前已經(jīng)陸續(xù)有兆瓦級(jí)規(guī)模的中試線啟動(dòng)，鈣鈦礦疊層電池的研發(fā)也逐步進(jìn)入正軌，但同時(shí)，在太陽(yáng)能電池的江湖中，關(guān)于技術(shù)流派、效率紀(jì)錄、檢測(cè)認(rèn)證等一系列的爭(zhēng)議也在繼續(xù)……

無(wú)論怎樣，被行業(yè)寄予厚望、號(hào)稱能改變光伏行業(yè)進(jìn)程的技術(shù)類型 - 鈣鈦礦技術(shù)正在大放光彩，為未來(lái)而戰(zhàn)!

原標(biāo)題：鈣鈦礦轉(zhuǎn)化效率突飛猛進(jìn)，對(duì)晶硅電池會(huì)有威脅嗎？