⑴ 新一輪光伏電池技術|隆基綠能、天合光能、晶科能源、協鑫光電等大廠加速布局鈣鈦礦
太陽能光伏發電以其短路徑、高效率和可持續性,成為人類能源利用的重要途徑。在這其中,電池技術成為技術競爭的關鍵。
硅基電池在太陽能電池市場中占據95%以上的份額,但鈣鈦礦型太陽能電池在性能和成本上更具優勢,同時具有更低的碳足跡。鈣鈦礦太陽能電池被認為是最有潛力的下一代主流技術。
鈣鈦礦材料因其優異的電荷傳輸性能、長載流子擴散距離、全光譜吸收和高吸光系數,能夠高效吸收太陽光並有效生成光生載流子。其低非輻射復合損失和高缺陷容忍性,使得在光電轉換過程中能量損耗大幅降低,成為理想的光電轉換材料。
2023年,光伏鈣鈦礦技術從小面積到大尺寸、高效率,從實驗室到生產線、產業化,從單結到與晶硅疊加技術,實現了持續突破。2024年,隨著數個GW級產線落地,國內光伏產業迎來了「鈣鈦礦電池元年」。
鈣鈦礦技術發展呈現多樣化趨勢,包括單結鈣鈦礦電池、晶硅/鈣鈦礦疊層電池、全鈣鈦礦疊層電池、柔性薄膜/鈣鈦礦疊層電池等。晶硅疊層組件作為鈣鈦礦商用的初始階段和突破點,提效快、上限高,最高效率已達到44%,相較於晶硅單獨的29.4%,高出14.6pct。疊層電池的效率與理論極限之間還有10.1pct的差距,提效空間巨大。
我國已擁有超過95%的鈣鈦礦制備生態鏈,產業配套能力居全球首位。關鍵設備和主要材料的國產化,加上上下游工藝模塊的協同迭代,為處理「復雜而敏感」的鈣鈦礦材料,實現穩定的規模化生產提供了良好條件。
眾多光伏大廠積極投身鈣鈦礦技術的開發,如隆基綠能、晶科能源、協鑫光電、天合光能等。他們均在單結和疊層鈣鈦礦組件的效率上取得了顯著突破,但仍面臨效率和成本等方面的挑戰。
隆基綠能的晶硅—鈣鈦礦疊層電池效率達到33.9%,刷新了世界紀錄。晶科能源計劃到2026年製造出效率超過34.0%的鈣鈦礦/TOPCon疊層電池。協鑫光電建成業內首條鈣鈦礦百兆瓦中試線,推出行業首款鈣鈦礦產業化組件。天合光能的工業化可量產工藝大面積鈣鈦礦晶硅疊層電池效率達到28.53%。極電光能鈣鈦礦產業基地項目預計2024年三季度投產,成為全球首條1吉瓦鈣鈦礦光伏生產線。
東方日升計劃在2027年開發出850W以上、效率30.0%的鈣鈦礦疊層電池。通威股份基於大絨面的兩步法鈣鈦礦/硅疊層電池效率達到31.68%,預計2024年將建成鈣鈦礦-晶硅疊層電池中試線。光因科技登頂美國NREL最高鈣鈦礦組件穩態效率世界紀錄榜,其大尺寸鈣鈦礦太陽能電池組件穩態效率認證達到19.2%。