鈣(gai)鈦礦全球要聞(wen)概(gai)覽

光因(yin)科技全鈣鈦礦疊層(ceng)電池(chi)效率(lv)再創(chuang)新高

近日，光(guang)因科技傳來(lai)令(ling)人振奮的(de)(de)(de)(de)消(xiao)息。經國(guo)家光(guang)伏(fu)質檢中心權威認(ren)證，其(qi)研發的(de)(de)(de)(de)全(quan)鈣鈦(tai)礦疊(die)層太陽能電池(chi)在測試中實現(xian)了(le)(le)31.27%的(de)(de)(de)(de)光(guang)電轉換效率。這(zhe)一(yi)數據意義非(fei)凡(fan)，它不僅(jin)刷新了(le)(le)光(guang)因科技在2025年2月創(chuang)造的(de)(de)(de)(de)30.58%的(de)(de)(de)(de)世界紀錄，更是(shi)讓全(quan)鈣鈦(tai)礦疊(die)層技術正式邁入(ru)“31%+”的(de)(de)(de)(de)高效時代。與晶(jing)硅電池(chi)29.43%的(de)(de)(de)(de)理(li)論極(ji)限(xian)相比，全(quan)鈣鈦(tai)礦疊(die)層電池(chi)優勢明顯(xian)，為(wei)產業發展打開了(le)(le)全(quan)新的(de)(de)(de)(de)想(xiang)象空(kong)間。

過去三年(nian)間，光(guang)因科技在(zai)鈣鈦(tai)礦(kuang)光(guang)伏(fu)電池(chi)(chi)領域表現卓越，已連續14次刷(shua)新鈣鈦(tai)礦(kuang)光(guang)伏(fu)電池(chi)(chi)世(shi)界(jie)(jie)記錄(lu)(lu)，其(qi)中3次刷(shua)新全(quan)鈣鈦(tai)礦(kuang)疊層電池(chi)(chi)效(xiao)率(lv)(lv)紀錄(lu)(lu)。從(cong)2024年(nian)5月以29.34%的效(xiao)率(lv)(lv)打(da)破當時世(shi)界(jie)(jie)紀錄(lu)(lu)，到(dao)如(ru)今的31.27%，不到(dao)一(yi)年(nian)時間效(xiao)率(lv)(lv)提(ti)升幅度(du)近2個百(bai)分(fen)點，迭代增(zeng)速遠超行業(ye)平均(jun)水平，處于(yu)絕對領先地位。

光(guang)因(yin)(yin)科(ke)技(ji)取得(de)如(ru)此成(cheng)就(jiu)，得(de)益于其(qi)構建的(de)(de)“單結筑(zhu)基(ji)(ji)，疊(die)(die)(die)層(ceng)(ceng)突破”的(de)(de)雙軌研(yan)發戰略(lve)(lve)。該戰略(lve)(lve)核心在(zai)于將鈣(gai)鈦礦(kuang)單結電(dian)(dian)(dian)池(chi)做到極致，為全(quan)鈣(gai)疊(die)(die)(die)層(ceng)(ceng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)發展提供堅實(shi)(shi)技(ji)術(shu)基(ji)(ji)礎(chu)。在(zai)單結電(dian)(dian)(dian)池(chi)領域(yu)，光(guang)因(yin)(yin)科(ke)技(ji)構建了(le)完整的(de)(de)技(ji)術(shu)矩陣(zhen)，通過(guo)(guo)持續研(yan)發投入和(he)(he)技(ji)術(shu)創新(xin)，在(zai)鈣(gai)鈦礦(kuang)單結電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)效率和(he)(he)穩定性方面取得(de)顯著成(cheng)就(jiu)。在(zai)全(quan)鈣(gai)疊(die)(die)(die)層(ceng)(ceng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)技(ji)術(shu)方面，光(guang)因(yin)(yin)科(ke)技(ji)解(jie)決了(le)復雜(za)的(de)(de)材料配(pei)方體(ti)系優(you)化問題，通過(guo)(guo)優(you)化材料配(pei)方、改進(jin)器件結構和(he)(he)精細化制(zhi)備(bei)工藝(yi)，成(cheng)功攻(gong)克(ke)諸多技(ji)術(shu)難題，實(shi)(shi)現了(le)疊(die)(die)(die)層(ceng)(ceng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)效率的(de)(de)大幅(fu)提升。不(bu)過(guo)(guo)，全(quan)鈣(gai)鈦礦(kuang)疊(die)(die)(die)層(ceng)(ceng)電(dian)(dian)(dian)池(chi)雖潛力巨大，但離商業(ye)化距離還比較遙(yao)遠。相比單結電(dian)(dian)(dian)池(chi)，它需要精確(que)調控兩層(ceng)(ceng)鈣(gai)鈦礦(kuang)的(de)(de)性質(zhi)，涉(she)及復雜(za)的(de)(de)材料配(pei)方體(ti)系優(you)化，對材料的(de)(de)穩定性和(he)(he)制(zhi)備(bei)工藝(yi)提出了(le)更(geng)高(gao)要求。因(yin)(yin)此，光(guang)因(yin)(yin)科(ke)技(ji)對全(quan)鈣(gai)鈦礦(kuang)疊(die)(die)(die)層(ceng)(ceng)技(ji)術(shu)進(jin)行了(le)實(shi)(shi)驗室(shi)級別的(de)(de)高(gao)水平儲備(bei)。

我國成(cheng)功破(po)解鈣鈦(tai)礦電池壽命短難題(ti)

3月(yue)7日(ri)，華東(dong)理工(gong)大學的(de)一項(xiang)研究成果在(zai)國際(ji)上引起了(le)廣泛關注。鈣鈦礦太陽(yang)電(dian)池作(zuo)為極(ji)具應用前景(jing)的(de)新型光(guang)伏技術，具有(you)效(xiao)率(lv)高(gao)、成本低、柔性(xing)(xing)(xing)與輕量化(hua)等優(you)勢，對解決能源與環境(jing)問題具有(you)重要意義(yi)。然而，器件(jian)不穩(wen)定性(xing)(xing)(xing)一直是(shi)限制其產業化(hua)發(fa)展的(de)首(shou)要挑(tiao)戰。此前，多數鈣鈦礦電(dian)池在(zai)1000小時內效(xiao)率(lv)衰(shuai)減超20%，甚(shen)至有(you)企(qi)業實測戶外組件(jian)半年(nian)內失效(xiao)，這一短(duan)板(ban)導致(zhi)其難以通(tong)過國際(ji)通(tong)行(xing)的(de)IEC61215光(guang)伏組件(jian)耐久性(xing)(xing)(xing)測試，產業化(hua)始終難以大規模(mo)推行(xing)。

華東理(li)工大學科(ke)研(yan)團隊(dui)成(cheng)(cheng)功找到延長(chang)鈣(gai)鈦礦太陽能電池壽命的(de)關鍵方法(fa)，相(xiang)關成(cheng)(cheng)果已發表在國際(ji)期刊《科(ke)學》上(shang)。研(yan)究發現(xian)，作(zuo)為光(guang)伏電池的(de)關鍵組分，鈣(gai)鈦礦材料表現(xian)出典型的(de)軟晶(jing)格特性，在水氧、光(guang)照(zhao)、高溫和電場等環境(jing)因素作(zuo)用下，容(rong)易發生化(hua)學分解及結(jie)構退化(hua)，導致器件效率大幅下降。通俗來(lai)講，鈣(gai)鈦礦材料在陽光(guang)照(zhao)射(she)下會像(xiang)氣球一樣反復(fu)膨(peng)脹(zhang)收縮，時間一長(chang)就會“內(nei)傷(shang)”破(po)裂。這種材料遇光(guang)會膨(peng)脹(zhang)超(chao)過1%，內(nei)部晶(jing)體(ti)相(xiang)互擠(ji)壓產生破(po)壞力(li)，如同反復(fu)折疊的(de)紙最終會斷裂。

為解決(jue)(jue)這一(yi)問題，科研人員想出了給(gei)(gei)材料(liao)穿“防(fang)彈衣(yi)”的(de)(de)妙招。他們用世界上(shang)(shang)最堅硬的(de)(de)材料(liao)之一(yi)石墨烯，加(jia)上(shang)(shang)特殊透明(ming)塑料(liao)，制(zhi)成(cheng)只有頭發絲萬分之一(yi)的(de)(de)超(chao)薄(bo)保護層(ceng)。實驗證明(ming)，這層(ceng)“防(fang)護服”能(neng)(neng)讓材料(liao)抗(kang)壓能(neng)(neng)力翻倍，把膨脹(zhang)幅(fu)度從0.31%降(jiang)到0.08%，就像給(gei)(gei)易碎(sui)品(pin)加(jia)了抗(kang)震(zhen)包(bao)裝。經過(guo)嚴格測試，裝上(shang)(shang)這種保護層(ceng)的(de)(de)太(tai)陽能(neng)(neng)電(dian)(dian)池創下(xia)新紀錄：在模擬日(ri)常(chang)使(shi)用的(de)(de)強光(guang)高溫環境下(xia)，持(chi)續工作3670小(xiao)時（約153天(tian)）后，仍能(neng)(neng)保持(chi)97%的(de)(de)發電(dian)(dian)效率，這是目前同(tong)類電(dian)(dian)池中(zhong)最長(chang)的(de)(de)穩(wen)定工作時間，意(yi)味著實際應用成(cheng)為可能(neng)(neng)。這一(yi)突破不僅(jin)給(gei)(gei)出了解決(jue)(jue)方案，更刷新了科學(xue)界的(de)(de)認知。

天合光能鈣鈦礦/晶(jing)體(ti)硅兩端疊(die)層(ceng)組(zu)件功率創世界紀錄

3月23日，天合光(guang)能發布重磅消息。其(qi)光(guang)伏科(ke)學與技術全國重點實驗(yan)室(shi)研(yan)發的210大尺(chi)寸鈣鈦礦/晶體硅(gui)兩端疊(die)(die)層(ceng)(ceng)組件(jian)（面積3.1平方米），經過TüV南德意(yi)志(zhi)集(ji)團測試實驗(yan)室(shi)認(ren)證(zheng)，峰值功(gong)率達808W，成為(wei)全球首塊功(gong)率突破800W門(men)檻的工(gong)業標準尺(chi)寸光(guang)伏組件(jian)產品，創(chuang)造(zao)了新的世界紀錄，在鈣鈦礦/晶體硅(gui)疊(die)(die)層(ceng)(ceng)技術領域具有劃(hua)時代(dai)意(yi)義(yi)。

當前(qian)，晶硅(gui)電(dian)池(chi)理(li)論效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)極限(xian)為29.4%，根據中國光(guang)(guang)伏行業協會統(tong)計，目前(qian)主流光(guang)(guang)伏電(dian)池(chi)技(ji)(ji)術路線達到的(de)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)已經在26%以(yi)上，晶硅(gui)電(dian)池(chi)轉(zhuan)化效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)在逐步貼近其(qi)天(tian)花板(ban)。而鈣鈦(tai)礦(kuang)材料(liao)帶隙根據組分的(de)不同可在較大的(de)范圍內連續調節，單結鈣鈦(tai)礦(kuang)電(dian)池(chi)理(li)論轉(zhuan)化效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)可達33%，鈣鈦(tai)礦(kuang)疊(die)(die)層(ceng)電(dian)池(chi)理(li)論效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)可達45%。因此，開(kai)(kai)發效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)更高的(de)疊(die)(die)層(ceng)電(dian)池(chi)已成(cheng)為產業新的(de)關注點(dian)。天(tian)合光(guang)(guang)能(neng)披露，鈣鈦(tai)礦(kuang)/晶體硅(gui)疊(die)(die)層(ceng)技(ji)(ji)術憑(ping)借其(qi)高電(dian)池(chi)效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)，將成(cheng)為下(xia)一代(dai)光(guang)(guang)伏技(ji)(ji)術的(de)風向標，有望實(shi)現由“硅(gui)基電(dian)池(chi)”向“疊(die)(die)層(ceng)電(dian)池(chi)”的(de)歷史性跨越。天(tian)合光(guang)(guang)能(neng)自(zi)2014年開(kai)(kai)始深入(ru)布局鈣鈦(tai)礦(kuang)疊(die)(die)層(ceng)技(ji)(ji)術，此次創世界(jie)紀錄的(de)成(cheng)果也是其(qi)多年技(ji)(ji)術積(ji)累的(de)體現。

鈣鈦礦(kuang)電(dian)池(chi)產業化(hua)前景引發關注

鈣鈦礦(kuang)電(dian)(dian)池作(zuo)為下一(yi)代光伏技術(shu)的(de)“希望(wang)之星”，備受業界(jie)關注。其(qi)(qi)具有(you)接(jie)近晶硅電(dian)(dian)池極(ji)限的(de)26%實(shi)驗室效率、僅為晶硅電(dian)(dian)池1/3的(de)1元(yuan)/瓦潛在(zai)成(cheng)本以及可柔性(xing)(xing)化的(de)特點。全(quan)國(guo)(guo)人大代表、金晶集(ji)團董事長王剛表示，鈣鈦礦(kuang)電(dian)(dian)池的(de)柔性(xing)(xing)化、弱光發電(dian)(dian)特性(xing)(xing)使(shi)其(qi)(qi)可廣(guang)泛應用于建筑(zhu)一(yi)體(ti)化（BIPV）、分布式光伏等(deng)領域。將(jiang)其(qi)(qi)納(na)入國(guo)(guo)家(jia)和(he)省級“十五(wu)五(wu)”規劃，對于鞏(gong)固(gu)我(wo)國(guo)(guo)在(zai)全(quan)球綠色能源(yuan)產業的(de)主導權具有(you)重要意義。

出于對鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦光(guang)伏(fu)電(dian)池(chi)前景(jing)的(de)(de)看(kan)好(hao)，多家上市(shi)公司已積極布局相關產(chan)(chan)業(ye)鏈。不(bu)(bu)過，目前鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦電(dian)池(chi)產(chan)(chan)業(ye)化(hua)(hua)仍(reng)面臨一些(xie)挑(tiao)戰。除了(le)前文提到的(de)(de)全鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦疊層電(dian)池(chi)商(shang)業(ye)化(hua)(hua)不(bu)(bu)成熟(shu)以及鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦電(dian)池(chi)穩定性不(bu)(bu)足的(de)(de)問題(ti)外，還(huan)存(cun)在技術標準不(bu)(bu)完善、市(shi)場接(jie)受度有待提高(gao)等問題(ti)。但隨(sui)著光(guang)因科技、華東理工大學(xue)、天合光(guang)能等企業(ye)和科研機構的(de)(de)不(bu)(bu)斷(duan)突破，鈣(gai)鈦(tai)(tai)礦電(dian)池(chi)產(chan)(chan)業(ye)化(hua)(hua)的(de)(de)進(jin)程有望加(jia)速。

鈣鈦礦技術突(tu)破對全球能源(yuan)格局的影(ying)響

鈣鈦(tai)礦技(ji)術的(de)(de)一系列(lie)突破，對全球能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)格局將產生深遠影響(xiang)。從能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)供(gong)應角(jiao)度來看，鈣鈦(tai)礦電池的(de)(de)高(gao)轉化(hua)效率和(he)低成本(ben)優勢(shi)，有(you)望增加(jia)(jia)太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)在(zai)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)結構(gou)中的(de)(de)占比。如果大規(gui)模應用(yong)，將為全球提供(gong)更加(jia)(jia)清潔、可持(chi)續的(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)，減少對傳統化(hua)石能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)依賴，有(you)助于緩解能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)危機和(he)環境(jing)污染問題。

在(zai)(zai)(zai)(zai)產(chan)業(ye)(ye)(ye)競爭方面，掌握(wo)先進鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)技術(shu)(shu)的國(guo)家和(he)(he)企業(ye)(ye)(ye)將在(zai)(zai)(zai)(zai)全(quan)球(qiu)綠色能源產(chan)業(ye)(ye)(ye)中(zhong)占據(ju)更有利的地位。中(zhong)國(guo)在(zai)(zai)(zai)(zai)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)技術(shu)(shu)領域取(qu)得的多項(xiang)突破，如華東理工大(da)(da)學解決鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)電池壽(shou)命短難(nan)題、光(guang)因科(ke)技和(he)(he)天合(he)光(guang)能在(zai)(zai)(zai)(zai)電池效率(lv)和(he)(he)組(zu)件功率(lv)方面的創新，將提升我(wo)(wo)國(guo)在(zai)(zai)(zai)(zai)全(quan)球(qiu)光(guang)伏(fu)產(chan)業(ye)(ye)(ye)的競爭力，鞏固我(wo)(wo)國(guo)在(zai)(zai)(zai)(zai)全(quan)球(qiu)綠色能源產(chan)業(ye)(ye)(ye)的主導(dao)權。同時，也會促使其他國(guo)家加大(da)(da)在(zai)(zai)(zai)(zai)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)技術(shu)(shu)研發方面的投入(ru)，推動全(quan)球(qiu)鈣鈦(tai)(tai)礦(kuang)技術(shu)(shu)的發展。

鈣鈦礦技術(shu)未來發(fa)展趨勢展望

未(wei)來，鈣(gai)鈦礦(kuang)技術(shu)有望(wang)在多個方(fang)面取(qu)得進(jin)一步(bu)發展。在效(xiao)率(lv)提(ti)升方(fang)面，隨著研究(jiu)的(de)深入和技術(shu)的(de)不斷(duan)創新，全鈣(gai)鈦礦(kuang)疊層電(dian)(dian)池和鈣(gai)鈦礦(kuang)/晶體硅疊層電(dian)(dian)池的(de)轉換效(xiao)率(lv)有望(wang)繼(ji)續提(ti)高，向理論效(xiao)率(lv)極限邁進(jin)。這(zhe)將進(jin)一步(bu)增強鈣(gai)鈦礦(kuang)電(dian)(dian)池在市場上的(de)競爭力(li)。

在穩定(ding)(ding)性方面，雖然華東理工(gong)大學已經取(qu)得了重要(yao)突(tu)破，但仍有提升空間(jian)。未來可能會(hui)有更(geng)多的(de)科(ke)研團隊探索新的(de)材(cai)料和方法，進一步提高鈣鈦礦電池的(de)穩定(ding)(ding)性和使用壽(shou)命，使其更(geng)符合(he)大規模(mo)商業化應(ying)用的(de)要(yao)求(qiu)。

在產(chan)業化應(ying)(ying)用(yong)方面，隨著技術的成熟和成本的降(jiang)低(di)，鈣鈦礦電(dian)池有望在建筑一體化、分布式光伏、移動能(neng)源等領域得(de)到更廣(guang)泛的應(ying)(ying)用(yong)。同(tong)時，相關產(chan)業鏈也將不斷完善(shan)，包括原材料供(gong)應(ying)(ying)、電(dian)池生產(chan)設備(bei)制造、電(dian)池回收利用(yong)等環節，形(xing)成一個完整、健康的產(chan)業生態(tai)系(xi)統。