鈣鈦礦新突破，中國科研團隊刷新世界紀錄 這些公司值得關注

每經記者 朱成祥    每經編輯 梁梟    

據央視新聞援引南京大學消息，該校譚海仁教授課題組研制的大面積全鈣鈦礦光伏組件取得新突破，經國際權威第三方機構測試，其穩態光電轉化效率達24.5%，刷新此類組件的世界紀錄，也為后續產業化發展打下技術基礎。相關論文23日發表在國際學術期刊《科學》上。

因具有獨特的物理和化學特性，鈣鈦礦光伏材料被視為有潛力超越傳統晶硅電池的下一代光伏技術。

鈣鈦礦新突破

據譚海仁介紹，鈣鈦礦是新型太陽能電池的重點研發方向之一。和傳統晶硅材料相比，鈣鈦礦光伏組件更輕、更薄，具有可彎曲、半透明等良好特性，應用場景更豐富。近年來，譚海仁課題組一直致力于研究鈣鈦礦，取得小面積電池光電轉化效率28%、大面積疊層組件光電轉化效率21.7%等成果。

據南京大學固體微結構物理國家重點實驗室官網信息，鈣鈦礦/晶硅疊層太陽能電池的光電池轉換效率（PCE）有望超過單結太陽能電池的Shockley-Queisser極限，從而成為顛覆市場的下一代新型光伏技術。鈣鈦礦層作為高效疊層電池制備的核心部分，其薄膜結晶質量對電池的性能至關重要。

經國際權威機構JET第三方認證，譚海仁課題組研制的全鈣鈦礦疊層組件的穩態光電轉換效率高達24.5%，為目前大面積鈣鈦礦電池組件的最高轉換效率。相關結果已被收錄到國際權威的太陽能電池世界紀錄效率表《Solar cell efficiency tables》中，為全鈣鈦礦疊層電池的產業化提供了解決方案。

除了光轉效率，鈣鈦礦另一大指標為面積。根據新華社報道，譚海仁課題組制造的窄帶隙鈣鈦礦薄膜，與寬帶隙鈣鈦礦薄膜結合后，所形成的疊層組件面積達20.25平方厘米。

一鈣鈦礦頭部企業高管王銘（化名）在微信中對記者表示：“20平方厘米24.5%的效率，是譚老師（即譚海仁）去年（2023年）上半年的成果，估計今年還會有新的效率成果誕生。這個成果，一方面是鈣鈦礦材料本身高度的可設計性帶來的無限發展空間，另一方面是譚老師在全鈣疊層領域有多年的研發積累和經驗。”

商業化才是重點

事實上，鈣鈦礦商業化才是目前資本市場關注的核心議題。

譚海仁表示，此次突破為后續發展打下了技術基礎。“我們還將不斷嘗試制備面積更大、效率更高的全鈣鈦礦光伏組件，向著產業化的目標踏實前進。”

對于鈣鈦礦疊層多大面積才有商業化前景，協鑫光電董事長范斌認為：“至少1平方米吧?，F在晶硅的商業化組件，接近3平方米的，效率也能達到24.5%，所以他們（譚海仁課題組）這個尺寸和效率仍然只有學術價值。”

王銘也表示：“從技術的角度，既需要解決頂電池、底電池膜層制備的問題，又需要解決中間層對兩層電池的結合與元素隔離；從產業化角度，還需要解決大面積、穩定性和低成本高節拍制備的問題。”

對于這篇文章的意義，王銘認為：“這篇文章是諸多技術環節中的一環向前邁進的一步。全鈣疊層的產業化還有很長的路要走。正如鈣鈦礦單結電池技術此前發表的諸多頂刊文章一樣，沒有哪篇文章能對技術發展起到決定性作用。鈣鈦礦是新技術，每個膜層材料和工藝的革新都會推動電池整體技術的進步。只有當技術發展相對成熟之后，技術難關才會集中于少數幾個點。到那時，一項突破才可能對行業產業化起決定性作用，但到那時這種突破更多以企業‘know how’形式存在，而不是文章論文。”

目前，鈣鈦礦行業建設GW（吉瓦）級產線的主要有協鑫光電、極電光能、纖納光電等。

2023年12月27日，協鑫光電在江蘇省蘇州市昆山高新區舉行全球首個吉瓦級大規格（2.4米×1.2米）鈣鈦礦生產基地奠基儀式，標志著協鑫鈣鈦礦正式進入吉瓦級商業運營新時代。

2023年4月，極電光能GW級項目開工建設。根據計劃，極電光能鈣鈦礦產業基地項目將于2024年三季度率先建成投產。

而據《衢州日報》報道，（2023年）12月19日，記者在纖納光電衢州鈣鈦礦產業基地看到，占地110畝的鈣鈦礦太陽能電池1吉瓦生產線的廠房已經結頂。纖納光電科技有限公司聯合創始人、首席技術官顏步一介紹，該項目建成投產后，公司產能將放大10倍，成為全球光伏產業的又一標志性事件。

若三大鈣鈦礦廠商成功建成GW級產線，或將對光伏行業帶來沖擊。目前，光伏行業N型晶硅組件正在如火如荼地替代P型組件。若鈣鈦礦加入戰局，光伏產業又將走向何方？我們拭目以待。

封面圖片來源：每經記者 孔澤思 攝（資料圖）