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大发快乐8注册 鈣鈦礦:新能源下一個顛覆者? 腾讯退出拼多多

发布日期:2019年10月15日 16:05编辑:大发快乐8注册

鈣鈦礦:新能源下一個顛覆者? 梁朝伟学冲浪:大发快乐8注册建筑底层起火,上层如何自救?A:如果楼梯间是不安全的,不要从楼梯间跑。

市境开始政建制,隶属象郡、桂林郡。

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鈣鈦礦電池也不例外◇,儘管其效率上限高、工藝簡單、發展速度快的實驗室表現足夠驚艷〇∟π,但是走出實驗室的鈣鈦礦電池還需要面對更多的挑戰↑┊。不穩定、有毒和面積小便是其不得不面對的三座大山〇。

新浪聲明:新浪網登載此文出於傳遞更多信息之目的⊿⊿⊿,並不意味着贊同其觀點或證實其描述∵。文章內容僅供參考∵,不構成投資建議∴⊙▽。投資者據此操作⊙∟π,風險自擔π。

按照通威的規劃┊?,在未來3-5年內☆,將進行疊層鈣鈦礦電池的中試化量產實驗∵△,並與主流設備企業合作開發可大規模化的疊層鈣鈦礦電池的製備技術┊,並評估進行疊層鈣鈦礦電池的可穩定規模化製造性和產品長期穩定性等問題△∴,在5-10年內進行鈣鈦礦疊層電池的大規模量產⊙〇⌒,其低成本的鈣鈦礦材料也可達到與晶硅電池相聘美的穩定性水平□┊。

但在物理法則下⊙,晶體硅電池的效率提升之路正變得越來越窄π。在通往其29%的極限效率終點過程中♂,每0.1個百分點的提升都意味着人類在科研上對一座珠峰的征服∟?。

2015年∴◇π,廈門惟華建成第一條鈣鈦礦組件試驗生產線△〇,並在一年後被協鑫集團併購∵⌒,在蘇州成立了現在的協鑫納米⌒♂↑。

一位分析人士告訴記者:「全球光伏看中國△◇,近年來中國光伏市場在全球光伏市場中的地位舉足輕重♂▽▽,所以在做資本引資溝通時△△,牛津光伏本身也希望有一個中國資本進入〇∟。但是由於擔心如果是一家光伏企業資本的話⊙□?,會對經營和研究指手畫腳□∵,所以牛津光伏最後和金風科技比較合拍⌒↑⌒。」

資本的嗅覺是商業的風向標▽。種種跡象表明◇⊿,鈣鈦礦似乎正以新的顛覆者的角色殺入產業♂∟♂,它能真正成為下一個攪動產業風雲、催生商業浪潮的革命者嗎┊∵?

2015年7月⊿◇♂,姚冀眾聯合顏步一這位志同道合的浙大校友在杭州未來科技城一起創辦了國內第一家鈣鈦礦新材料的商業化科技公司——纖納光電〇◇♂。

相比纖納光電的低調﹡〇,另一家國內較為知名的鈣鈦礦公司——蘇州協鑫納米科技有限公司(下簡稱「協鑫納米」)押注的籌碼則更大☆┊┊。協鑫納米所研發的鈣鈦礦組件不僅面積更大π◇,在效率方面的結果也相對較高⊿,甚至達到許多機構實驗室的水平♀┊☆。

2013年12月20日♀,鈣鈦礦入選美國《科學》2013年十大科學突破〇♂。「這種新一代太陽能電池材料在過去一年中獲得大量關注♀☆♂,它比傳統的硅電池要更便宜且更易生產□♂。鈣鈦礦電池還不及商用太陽能電池那樣有效⊿?,但正以飛快的速度改進?△┊。」《科學》如此描述♂▽♂。

「現在♂♂〇,實驗室中鈣鈦礦電池已經和晶硅最高效率相當⊿,大面積的鈣鈦礦電池組件的效率基本上可以做到每年提升一個半百分點∴◇,同時解決一些穩定性的問題◇♂,這樣經過3~4年的時間♀♂,鈣鈦礦電池可以達到目前晶體硅產線的效率水平♂↑♀。而且∴,鈣鈦礦相比晶體硅經濟性更強♀△,所以這個時間可能會更短⊿⌒。」作為鈣鈦礦太陽能組件效率世界紀錄的保持者⊿π,杭州纖納光電科技有限公司(下簡稱「纖納光電」)CEO姚冀眾接受《能源》記者採訪時說?▽。

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牛津光伏德國有限公司2017年3月∴,北京曜能科技有限公司(下簡稱「曜能」)在北京成立?↑⌒,團隊包含北京大學材料科學與工程系特聘研究員周歡萍和北京理工大學教授陳棋﹡⊿,兩者均師從美國加州大學洛杉磯分校(UCLA)楊陽教授(在半導體材料與器件方面有超過20年的研究經驗⊿∴,創造了該領域的多項世界紀錄⌒,鈣鈦礦太陽能電池是主要研究方向之一)∟。

潮起前夜八月的杭州天氣異常悶熱□∴▽,在餘杭區未來研創園的屋頂上有一個鈣鈦礦組件小屋□☆,從地圖上看☆∴◇,未來研創園的主體辦公樓像是一個「U」型磁鐵♂▽△,屋頂被大片藍色多晶硅組件覆蓋□〇〇,除了不遠處一個無人機起飛點┊π,鈣鈦礦組件小屋顯得十分特別┊∵〇。

王森認為☆,大家之所以選擇鈣鈦礦電池技術∴﹡π,根本的原因就在於它能夠產生一個更高的效率☆↑⊙。但是單結的鈣鈦礦電池想在超過1m 的面積上實現超過20%效率的產品┊┊,難度非常大⊿▽△。而鈣鈦礦的晶體硅疊層電池只需要做到和晶體硅的M2(156.75mm)或者M4(161.7mm)硅片一個尺寸↑⊿,然後通過封裝實現大面積▽∴,這種方式相比直接沉積一個大面積的尺寸要容易的多⊙。

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而就在三峽集團戰略投資鈣鈦礦的前一個月♂♀〇,金風科技也宣布△,以戰略投資者身份領投英國鈣鈦礦太陽能發電公司牛津光伏有限公司(下簡稱「牛津光伏」)D輪融資(共計3500萬英鎊)△?∵,投資金額2100萬英鎊♀〇。

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9月10日下午〇,在溫州舉行的智慧能源與綠色發展論壇上△△π,寧志軍做了題為《鈣鈦礦太陽能電池的機遇與挑戰》的演講◇⊿△,他說◇♂↑,如果鈣鈦礦電池達到20%的效率∟∟⊿,總的成本大概可以控制到1元/瓦↑。

在鈣鈦礦電池面世八年之後的2017年﹡♂♀,Tsutomu Miyasaka又與韓國成均館大學Nam-Gyu Park、教授牛津大學物理學Henry J. Snaith教授因共同發現並應用鈣鈦礦材料實現有效的能源轉換☆⊙,榮獲化學領域2017年度「引文桂冠獎」(對遴選出的可能摘取諾貝爾獎的全球最具影響力的研究人員所頒發的獎項◇,自2002年以來◇π△,每年發佈的引文桂冠獎已成功預測了39位諾貝爾獎得主)⊿♀⊿。此時鈣鈦礦電池的效率已經突破了20%♀▽△。

在國內兜兜轉轉沒有收穫的金風科技將目光轉向了國外□△,並選中了最早對鈣鈦礦電池進行深入研究的牛津光伏∴▽。而此時適逢牛津光伏進行最新一輪的融資◇↑,雙方一拍即合﹡。

而在更大面積的鈣鈦礦組件方面﹡∵,NREL發佈的效率圖顯示◇⊿,纖納光電的首條20MW鈣鈦礦量產產線的鈣鈦礦量產模組(200cm-800cm)效率達到11.98%□◇,打破了日本東芝公司保持的前世界紀錄∴▽♀。

版權聲明 | 此內容為能源雜誌原創♂♂⌒,未經授權∵﹡♂,不得以任何方式加以使用↑⊿﹡,包括轉載、摘編、複製或建立鏡像□﹡∟,能源雜誌將追究侵權者的法律責任⊿π。

但協鑫納米還不滿足當下的產能┊?┊,協鑫納米現已開始籌建100MW級別的鈣鈦礦光伏組件量產生產線?∟,投資規模為2億元▽□。100MW量產線的設備採購將於2019年開始?⌒☆,計劃於2020年底完成硬件建設和工藝開發♂⌒。

2019年6月♀⊙,科技部發佈《國家重點研發計劃「可再生能源與氫能技術」等重點專項2019年度項目申報指南》◇♀♀,其中在太陽能行業便率先提到了開展穩定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術研發♂。關鍵指標方面要求大面積鈣鈦礦光伏電池效率≥19%(面積>20cm×20cm)♂?┊,室溫25℃☆﹡,AM1.5光照1000小時后⌒⊿,效率衰減≤10%┊。

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信息報道顯示⊙┊,協鑫納米1200cm的鈣鈦礦電池組件是目前已有的最大面積的鈣鈦礦產品△∟,其效率測試和認證由德國萊茵TüV完成∟﹡▽。「鈣鈦礦電池效率的檢測在技術上並不複雜π,但是如果形成標準化還需要得到行業的認可∟∴♂。我們已經做了一些鈣鈦礦電池的檢測△♂,但是正式的檢測方法、標準還沒有公開♀,後續會向公眾公布⊙⌒π。」德國萊茵TüV大中華區太陽能服務副總裁鄒馳騁告訴記者∟▽♀。

光伏產業是能源史上技術迭代突出的產業之一⊙□,電池材料、技術在效率和效益的倒逼下不斷掀起新的產業潮流♂△□。在當前太陽能電池領域△◇〇,晶體硅電池稱王已是不爭的事實π□。1954年♂,第一塊現代太陽能電池在美國貝爾實驗室誕生?□☆,在硅中摻入一定量的雜質后的光電轉換效率僅為6%⊙〇♂。65年後□♂,晶體硅電池的最高效率已經超過26%♂⌒□,全球的光伏電站也被藍色的多晶硅組件和黑色的單晶硅組件瓜分殆盡⌒。

「目前我們更高效率的組件正在認證中♂,預計效率將達到17%以上?⊙□。協鑫納米的鈣鈦礦組件效率驗證結果高⊿,但是很多人即便來實地看過後也不敢相信◇⌒☆。但是我們既然有第三方的認證結果↑,也不需要向別人解釋為什麼┊。」范斌對記者說♂□□。

與此同時⌒⌒♂,針對鈣鈦礦電池中的種種問題⊙△,中國、韓國、日本、美國、英國、瑞士等國的眾多頂級科研院校近年來頻頻取得突破∴。2018年至今在《自然》和《科學》上發表的關於鈣鈦礦太陽能電池/LED的論文便高達16篇??,其中有8篇來自中國或外籍華人之手⊙?。

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「鈣鈦礦作為一個新的材料〇,從2017年開始展現出超過15%以上的效率時〇,金風科技就已經開始關注它⌒⊙∟,2018年鈣鈦礦電池效率超過20%時開始進行正式研究∵。」接近金風科技的知情人士王森(化名)對記者說?。

但今年7月份☆♂π,一篇發表在《自然》上利用離子液體提高鈣鈦礦太陽能電池穩定性的文章指出▽⊙⌒,其所研究的鈣鈦礦太陽能電池在70-75℃的全光譜太陽光照射下連續運行超過1800小時(75天)后♂,最穩定的封裝器件的性能僅下降了5%左右;此外π,器件下降到其峰值性能的80%所需的時間約是5200小時(216天)□♂π。

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而作為傳統光伏企業的通威、漢能在鈣鈦礦電池方面也有布局◇,但是目前大多數仍停留在實驗室階段∴?♂。「目前公司沒有鈣鈦礦太陽電池的量產化產業線┊▽,暫未向市場銷售鈣鈦礦太陽電池?﹡,仍然聚焦于實驗室的鈣鈦礦材料製備、合成表徵和與晶硅電池的疊層方案探索?□。」一位通威內部人士告訴記者∴。

2019年▽,在全球最為知名的太陽能展會SNEC上♀,通威和西南石油大學共同推出了大面積156.75mmx156.75mm鈣鈦礦小組件(非常規版型)?⊿,並宣稱將在鈣鈦礦晶硅疊層太陽電池穩定性方面做改進♂☆。

但◇∟,誠如寧志軍所言□,一切都還只是設想□。當下火熱的鈣鈦礦電池想要真正成為光伏顛覆者⌒△π,前半程的技術潛力已經讓世人感到震撼♂∟□,而後半程能否跨越不穩定、有毒和小面積這三座大山∟,尚未有人能給出答案﹡。

截至目前♂◇,協鑫納米具備一條10MW的鈣鈦礦中試產線♂,並取得光伏組件認證機構德國萊茵TüV認證的1200cm 有效面積上13.5%的鈣鈦礦組件效率認證〇⊿。

文|能源雜誌  李帥一百多年前♂,法國物理學家A.E.貝克勒爾發現光生伏特效應(光伏)∴┊⊙,而後物理學規律下的太陽能電池能量轉化率最高可以達到33%♀∴,此後的漫長時間里△▽,全世界的科學家都試圖接近這一理論極限☆。

這個新的顛覆者就是鈣鈦礦電池♂▽◇,是晶體硅電池、薄膜電池之後的第三代光伏電池之中的突圍者⊿□。2009年﹡,鈣鈦礦電池第一次面世時的效率只有3.8%﹡∵□,但是10年後的今天﹡,鈣鈦礦電池的實驗室效率便躍升至25.2%↑◇,疊加鈣鈦礦電池在晶體硅之上的效率更是高達28%□⊙。

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來自科研界的結論顯示▽♂,相比晶體硅電池☆,鈣鈦礦電池的效率上限更高↑♂?,設計出的電池效率理論上可以達到33%的效率極限↑▽,而由鈣鈦礦電池和晶體硅組成的的疊層電池理論轉換率極限更是高達43%π⌒∟。

「鈣鈦礦電池本身材料很便宜♀◇∵,只佔到14%左右的成本♀♂∵,主要成本來自導電玻璃☆☆♂,如果導電玻璃大規模生產〇,鈣鈦礦電池成本將進一步降低⊙☆⊿。在效率達到20%的前提下〇?∴,鈣鈦礦電池的度電成本將小於0.2元/千瓦時☆。如果效率進一步提高﹡,那麼使用鈣鈦礦電池后的度電成本可能會進一步降低〇。」寧志軍說┊◇♂。

事實上π,小面積鈣鈦礦和大面積的鈣鈦礦工藝完全不同♀∟,實驗室通常用的是旋塗法π,這一方法對於製作大面積鈣鈦礦組件並不適用△。協鑫納米的大面積組件採用的是塗布工藝π,目前在做的是45cm×65cm的鈣鈦礦組件↑,後期計劃擴大到1m×2m的面積〇□⊿。

這個帶着產學研性質的鈣鈦礦組件小屋的搭建者便是姚冀眾﹡〇⌒。姚冀眾本科畢業於浙江大學光電系和澳洲新南威爾士州大學光伏學院┊〇,博士畢業於倫敦帝國理工學院⊿□〇,從事光伏半導體新材料的研究△,他在讀博期間師從著名有機光伏權威、英國皇家科學院院士Jenny Nelson教授?♂。博士期間♂,研究有機和混合型薄膜太陽能電池內的新型表徵技術∟♀,尋求減少能量損失的方法∴。

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馬英壯認為□,雖然大家非常關注鈣鈦礦電池的穩定性┊,但這並不代表它的壽命一定會低♀↑♂。鈣鈦礦電池分解的主要原因是水汽π┊,如果能把水汽隔絕掉⌒♂⊿,能夠達到光伏組件實際使用要求↑。所以△,目前鈣鈦礦電池壽命低是因為沒有很好的保護方法♂◇☆,所用的封裝工藝基本都是沿襲的晶體硅電池⊙△♀,後期針對封裝必然要進行優化﹡⊿。

2014年8月∟↑⊙,楊陽的研究團隊在《科學》期刊發文▽☆,其鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率最高達到19.3%⌒⌒,一度創下該領域之最⌒⊙♂,周歡萍和陳棋是核心團隊的成員⌒☆。

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與纖納光電略有不同〇,協鑫納米在蘇州工業園區的生產線是隱藏在工廠的房間里↑∴▽,透過房間大小不一窗口∟〇□,只能大概看到房間里的設備┊▽。在行業其他參与者都在厲兵秣馬迎接下一波技術革命時⊙⌒,協鑫納米這些房間里藏着的秘密也就顯得更為神秘∟。

2010年☆,從瑞士洛桑聯邦理工大學畢業后的范斌創立了廈門惟華光能有限公司(下簡稱「廈門惟華」)π♀∴,從2013年開始轉向鈣鈦礦光伏技術的開發↑π□,那一年鈣鈦礦電池橫空出世◇⌒,引發科學界的研究熱潮□┊π。

「最近在忙籌資π◇,目前已經有多家公司有意向投資100MW項目☆。」范斌向記者透露┊〇。在國內〇∴,除了纖納光電和協鑫納米的生產線之外⊙◇,華中科技大學韓宏偉教授團隊以印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池技術為核心∟☆,2016年成立的湖北萬度光能目前可以生產出60cm×60cm的鈣鈦礦組件♂,但是尚未有公開的效率認證消息♀。

三峽新能源創投業務負責人邢相軍告訴記者:「早在2018年5月份∟π☆,三峽新能源便對鈣鈦礦領域的優秀標的進行調研?,緊密跟蹤技術進展∵∵,研究鈣鈦礦與三峽新能源戰略發展協同關係∴⊿△,公司後續將擇機加大對該領域優秀標的的戰略支持?。」

面對鈣鈦礦電池技術的洶湧發展∵,在晶體硅電池方面獲得巨大成功的馬丁·格林教授也指出其在穩定性方面的弊病∵∵♀。

截至7月3日↑,牛津光伏完成D輪融資?∵〇,包括此前的3500萬英鎊♀,共獲得了6500萬英鎊的投資♂。此後產生的投資主要來自瑞士設備供應商梅耶博格(Meyer Burger)∵⊙▽。根據雙方投資協議條款∴,梅耶博格收購了牛津光伏18.8%的股權⊿□♀,並將在位於德國哈弗爾河畔勃蘭登堡的牛津光伏工廠安裝200MW異質結太陽能電池生產線┊↑,用於鈣鈦礦疊層電池的生產☆。

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「對於新能源產業鏈上下游的新技術♀♀,我們一直特別關注∵。從最早的風機製造商金風科技、葉片製造商中材科技♂┊┊,以及定轉子、反向平衡法蘭等風機關鍵部件?π。鈣鈦礦作為第三代光伏技術中發展非常快的方向〇∴,我們一直在密切關注♂π♀。」邢相軍補充道┊♂。

大玩家入局8月底⊿□,當記者到訪纖納光電時♂﹡,姚冀眾正忙着準備接待另一波重要的客人☆∵⊙。進入公司后↑∵∟,除了公司的標誌性logo——象徵太陽的三足烏〇∴?,「歡迎三峽集團領導蒞臨指導」的藍色木牌醒目地立在接待台旁﹡∵。

在成立一年半時間之後☆π〇,纖納光電將鈣鈦礦光伏小組件(超過16cm )效率提升至15.24%♀▽□,經NREL認證♂,刷新了此前該領域12.1%的世界紀錄◇□。此後⊙,纖納光電分別在2017年5月、2017年12月、2018年7月三次刷新了該記錄∟♀,目前的效率已經達到17.9%△♂,穩態功率輸出效率達到17.3%♂∵。

目前♂,錫鈣鈦礦太陽能電池實現了9.41%的光電轉化效率□□⊿,是目前穩態輸出效率最高的非鉛鈣鈦礦太陽能電池┊〇π。但錫鈣鈦礦穩定性同樣較差♂⊙,極大限制了錫鈣鈦礦電池效率的提高〇♂。如何提高材料的穩定性是目前錫鈣鈦礦太陽能電池開發麵臨的重要挑戰□⌒。

2009年┊⊙∟,日本科學家Tsutomu Miyasaka率先將鈣鈦礦材料用於染料敏化太陽能電池作為吸光材料↑∵,獲得了3.8%的光電轉化效率﹡﹡⊙。自此之後◇∵﹡,鈣鈦礦電池成為國內外頂尖高校實驗室研究的目標∟▽﹡。

三峽新能源對於產業鏈的技術投資並非孤例π?。2001年3月26日〇〇♀,中國成立最早、自主研發能力最強的風電設備研發及製造企業之一——新疆金風科技股份有限公司(下簡稱「金風科技」)成立▽,中國水利投資集團公司(三峽新能源前身)便是發起人之一﹡π◇。如今◇﹡,金風科技已成為全球最大的風機製造商之一♂♂。

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對於鈣鈦礦電池的效率認證?,馬丁·格林認為:「鈣鈦礦不是特別穩定∴,所以它的效率檢測相比標準硅電池更加困難◇∵◇,現在用的不同的檢測方法和流程來對它進行檢測☆,基本上只能做小範圍的⊙,因為太陽能模擬器比較小⌒⊙,只能覆蓋一個地方∟∟↑。如果做大規模的檢測∴↑,只能在室外♂?,但是對於鈣鈦礦而言就非常困難↑⊿□,因為檢測程序非常複雜♀。」

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「在兩年前ππ,我們注意到鈣鈦礦太陽電池有從實驗室走向產業化的可能∴。目前◇∵π,通威在鈣鈦礦和晶硅疊層太陽電池研究項目中◇?〇,正處於起步階段﹡♂↑。未來5年♀▽⊙,通威的規劃是聚焦于大尺寸疊層高效、穩定鈣鈦礦電池的研究┊♂♂。」通威內部人士回應記者時稱∵〇。

目前∵〇,鈣鈦礦電池25.2%的最高效率是在實驗室取得的┊,電池面積小於1cm 〇∵⊿,且屬於非穩態∟。但伴隨着實驗室成果的持續突破﹡┊﹡,鈣鈦礦電池正在走出象牙塔⊿↑,向著更大面積、更加穩定的產業化要求進擊〇∟∴。

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2019年4月26日☆⌒,長江三峽集團旗下三峽資本聯合中國三峽新能源與纖納光電宣布▽?﹡,三峽資本以戰略投資者身份注資纖納光電⊙,投資金額5000萬人民幣∵♂?。四個月後的這一次到訪便屬於投資后的投后管理⊿。

「當時曜能的估值大概3億人民幣☆,但是公司還偏早期□﹡☆,技術沒有定型π♂,也沒有產線和相應的產品⊿。而纖納光電的估值比曜能要高一倍∴∟↑,達到6億人民幣▽,但是金風科技認為其技術路線面臨很大的挑戰♀◇⌒,也沒有選擇投資♂〇⊙。」王森補充道⌒。

2019年8月2日⊿,NREL發佈了最新的最高確認轉換效率圖表⊙。新興光電技術中△□♂,由韓國化學技術研究所和麻省理工學院共同創造的鈣鈦礦電池的最高效率達到25.2%∟,成為新興光電技術中首個超越第二代薄膜電池(最高效率為銅銦鎵硒電池的23.4%)〇⊙,擠入晶體硅電池最高效率行列的三代光伏電池技術⊙△。

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牛津光伏是從牛津大學分離出來的一家公司◇∟,主要研究以晶硅作為底電池的鈣鈦礦疊層太陽能電池♂〇。「事實上∟□?,在關注到鈣鈦礦電池之後π,金風科技最先是在國內調研了幾家鈣鈦礦的創業公司∴♂,主要是北京曜能科技有限公司和纖納光電∟〇﹡。」王森告訴記者↑┊?。

而作為三峽集團戰略投資鈣鈦礦的重要參与者□□,三峽建信(北京)投資基金管理有限公司副總裁余操認為⊙π,相比晶體硅電池↑△⊙,鈣鈦礦電池的天花板顯然更高∴↑,而且效率提升非常快∵□。不同技術類型電池技術除了一些特殊應用場景外▽,比如BIPV▽♂▽,最終比拼的是LCOE(平準化度電成本)⌒┊↑,從目前各類技術發展來看∟,鈣鈦礦技術的LCOE將可能成為最低的♂⊿。一些高效晶硅技術⌒☆?,如HIT◇,雖然功率高┊♂,但系統造價也高∴∴,因此在LCOE這個最關鍵的指標上可能將逐漸被鈣鈦礦技術所超越∵□⊙。

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澳大利亞先進光伏中心現實的三座大山在實驗室中∴∟,為了追求極致的效率和性能〇π♂,新技術的研究往往是不計代價的↑。但是新技術進入現實世界﹡♂∟,實驗室中許多忽略的代價都將成為聚光燈下為人所爭議的問題〇♂。

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太陽能電池最高確認轉換效率在NREL發佈的太陽能電池效率圖表中∴□,晶體硅電池技術、薄膜技術和新興光電技術是最為人所關注的三類效率曲線♀♀,目前光伏產業中能夠實現產業化應用的技術均出自這三類電池技術▽↑▽,分別用藍色、綠色和黃色區分?。

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同樣看中鈣鈦礦晶硅疊層電池的還有一家國內光伏巨頭——通威集團π♂。2019年﹡⌒,通威成立鈣鈦礦團隊♂♂,採用的便是高效硅基底電池和低成本和無毒穩定鈣鈦礦材料疊加的技術路線♂∴△。

協鑫納米鈣鈦礦組件在協鑫納米產線工程師馬英壯看來▽,作為光伏產業的一部分◇∟,鈣鈦礦的產品必須要考慮以後的市場推廣∵,「我們一開始便是做的大組件鈣鈦礦產品⊿☆,配套的設備都是圍繞這些研發∵⊙,一切的出發點都是產品能否真正投入應用↑◇〇,而不是單純的追求效率∴。」

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「在接受光照的前八個月△,最優質的鈣鈦礦能夠保留它97%的性能♂☆♂,而標準硅電池在第一年的衰退率是低於2%~3%的?π,在隨後25~30年的時間中∟,標準硅電池每年的衰退率不超過0.5%﹡⊙。相比目前標準的□▽┊,市場上商業化的光伏產品來講∵♀□,鈣鈦礦穩定性不足是比較大的問題π∵□。」馬丁·格林一針見血地指出▽♂∵。

由於離子組成的鈣鈦礦半導體天生結構「柔弱」┊?△,工作條件下受光照、電場、溫度、水氧等作用的影響會產生結構缺陷↑∟π,導致半導體材料發生結構改變甚至分解;分解逃逸出來的離子還會進入到電荷傳輸層或者電極層□◇,進一步破壞光電轉換功能☆?∴,造成整體器件效率的顯著降低♂↑。

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除了穩定性和毒性這些材料本身的問題↑,能否製備出大面積的鈣鈦礦電池也是非常現實的挑戰?∟。即便是目前協鑫納米所做的目前全球最大的鈣鈦礦組件◇♀,其1200cm 的組件面積仍不足目前常規晶體硅電池組件(1.6m)的十分之一⊿。

「鈣鈦礦電池在穩定性和有毒物質鉛方面還存在一定的問題♀┊,但是它確確實實引起了研究界的注意力〇﹡♀。」9月4日☆﹡?,在第二屆中澳科學未來會議上?,對於鈣鈦礦↑,素有「光伏之父」之稱的悉尼新南威爾士大學(UNSW Sydney)馬丁·格林(Martin Green)教授接受《能源》雜誌記者採訪時說┊♂。

實驗室新寵美國國家可再生能源實驗室(NREL)是光伏世界各類產品效率比拼最權威的競技台〇↑,2019年∟,這家在業內聲名顯赫的實驗室發佈了一份報告π,這份報告中有一張1976年到現在的一系列光伏技術研究電池的最高確認轉換效率圖表ππ,從這張表上可以看到太陽能電池技術發展最前沿的科研成果△。

毋庸置疑⌒▽⊙,處於產業化初期階段的鈣鈦礦電池顯得有些勢單力薄∴,一方面產業鏈上下游幾近空白┊▽⊿,相應的設備、原料都要自力更生;另一方面↑♀,許多的鈣鈦礦產品都是首次面世∵?,缺乏相應的效率測試和認證標準〇▽⊿。

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在穩定性之外♂∴?,大多數鈣鈦礦電池中含有有毒物質鉛☆⊿,這也成為其另一個為人所詬病的缺點▽∵。「現在大部分的鈣鈦礦材料中都含有重金屬鉛♀⌒π,這可能會對人類健康產生不良影響△↑。此外〇,鈣態礦還能夠溶於水↑,一旦析出到周圍環境中π⌒,無疑將會產生污染▽↑。現在有很多研究人員在考慮能不能把鉛分離出來〇☆?,但是目前還有一些困難∴┊☆。」馬丁·格林補充道∵☆π。

在晶體硅電池中□△,單晶電池在初期2-3個月的光照情況下♂☆┊,光致衰減達到峰值♂⌒,一般為3%左右△◇,稱為初始光衰(LID)現象△。第一年累計衰減2.5%左右⌒♀∟,以後每年衰減不超過0.55%;多晶電池基本不存在LID現象∵☆π,但是隨着光照時間的延長♂∴,多晶電池功率持續衰退直至較低水平☆,通常多晶電池第一年衰減2.5%π,以後平均每年衰減0.73%左右⊙。

即便晶體硅電池在當下仍然佔據着太陽能電池的王位↑〇,但在時間隧道的隱秘之處◇,新的光伏顛覆者似乎已經磨刀霍霍〇。尤為注意的是♀□,相比而言它只用了10年時間便拿出了媲美晶體硅電池65年所取得效率的成績單⊙⌒。

鈣鈦礦電池便是新興光電技術的黃色區域中的一員〇。1839年□∟,德國化學家古斯塔夫·羅斯在俄羅斯烏拉爾山探險時發現了第一種鈣鈦礦——天然礦物鈦酸鈣(CaTiO )π,從此以後﹡,學術界的研究人員便把所有具有ABX 結構的晶體材料統稱為鈣鈦礦♂。

上海科技大學教授寧志軍則獨闢蹊徑∴┊┊,所走的路線是非鉛鈣鈦礦電池☆♂⌒。寧志軍的非鉛鈣鈦礦電池指的是用錫替代鈣鈦礦具電池中的鉛♂,製作出來的鈣鈦礦電池比鉛鈣鈦礦更接近太陽能電池材料的理想帶隙♂,具有更高的理論光電轉化效率♂。

儘管鈣鈦礦電池目前在穩定性、大面積製備等方面還存在問題π,但是其飛速提升的效率和發展前景已經讓包括三峽集團、金風科技、協鑫集團、通威以及國際上的牛津光伏等能源企業大筆的投入資金┊♀。

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