2月5日,國內研發團隊聯合創新力量宣布,自主研發的鈣鈦礦/晶硅疊層電池轉換效率達33.2%,這一數據遠超傳統晶硅電池的轉換效率,標志著我國鈣鈦礦光伏技術正式突破規模化量產的核心瓶頸,邁入產業化發展的新階段。鈣鈦礦光伏技術作為第三代光伏技術的核心,憑借轉換效率高、生產成本低、制備工藝簡單、柔性可彎曲等優勢,被認為是未來光伏產業的重要發展方向,此前由于技術不成熟、量產穩定性差、壽命短等問題,一直停留在實驗室研發和小規模試點階段。
此次實現規模化量產的鈣鈦礦/晶硅疊層電池,采用了自主研發的三維層流風場技術,成功攻克了鈣鈦礦薄膜大面積結晶均勻性難題,這也是制約鈣鈦礦光伏規模化量產的關鍵技術瓶頸。據研發人員介紹,三維層流風場技術通過巧妙結合旋涂工藝、真空閃蒸工藝,讓氣流平穩、均勻、定向地掠過玻璃基板,起到干燥的作用,從而讓鈣鈦礦更均勻地結晶,有效減少了表面缺陷,優化了結晶形態,使殘留溶劑減少90%。通過計算流體力學仿真優化,該技術實現了對鈣鈦礦薄膜厚度的精準控制,使0.79平方米面積上的鈣鈦礦薄膜厚度波動小于3微米,確保了電池轉換效率的穩定性。
與傳統晶硅電池相比,此次量產的鈣鈦礦/晶硅疊層電池具有顯著的優勢。在轉換效率方面,傳統晶硅電池的轉換效率普遍在23%-26%之間,而該疊層電池的轉換效率達到33.2%,大幅提升了發電效率,相同面積的電池組件,發電量可提升25%以上。在生產成本方面,該疊層電池的組件生產成本較傳統晶硅電池低30%,主要得益于制備工藝的簡化和原材料的優化,鈣鈦礦材料的用量遠低于晶硅材料,且制備過程無需高溫燒結,能耗大幅降低。在使用壽命方面,經戶外實證推算,應用該技術的鈣鈦礦組件10年衰減率不超過10%,達到光伏組件使用壽命的要求,打破了此前鈣鈦礦電池壽命短的短板。
目前,相關量產生產線已全面投產,生產線采用全自動化生產模式,實現了鈣鈦礦薄膜制備、電池組裝、性能檢測等全流程的自動化控制,組件良率突破98.5%,0.79平方米組件功率達118W。在此基礎上建設的500千瓦級鈣鈦礦商業電站,單位裝機容量等效滿發時長較晶硅組件高29%,高溫季發電量較晶硅組件多31.9%,展現出良好的實際應用效果。此外,該技術正拓展至柔性組件、光伏建筑一體化、車載能源等場景,未來有望廣泛應用于建筑屋頂、光伏電站、新能源汽車、便攜式發電設備等領域,為我國能源結構轉型提供重要支撐。
鈣鈦礦光伏技術的規模化量產,對我國光伏產業的發展具有里程碑式的意義。當前,全球光伏產業正處于技術迭代和產業升級的關鍵時期,我國在鈣鈦礦技術領域的突破,將進一步鞏固我國在全球光伏產業的領先地位,提升我國光伏產品的國際競爭力。同時,鈣鈦礦光伏的規模化應用,將大幅提升太陽能的利用效率,推動可再生能源的大規模開發,助力我國“雙碳”目標的實現。此外,該技術的突破還將帶動上下游相關產業的發展,催生一批新的原材料、設備、檢測等相關產業,創造大量的就業崗位,為綠色經濟發展注入新的活力。未來,研發團隊將繼續加大技術研發投入,進一步提升電池轉換效率、穩定性和使用壽命,降低生產成本,推動鈣鈦礦光伏技術的全面普及和應用。