近日，鈣鈦礦組件因一元以下的成本受到人們廣泛的關注，作為未來光伏新技術，鈣鈦礦太陽能電池技術商業化也在迅速推進，量產計劃也在逐步實施中。
半年前，一則鈣鈦礦光伏組件成本將低于1元/瓦的新聞曾引爆光伏行業。盡管如此，不少人仍認為它還只是一個科創概念，其穩定性和鉛含量等細節仍有爭議，完全商業化尚需時日。無論怎樣，鈣鈦礦這一未來光伏新技術，其商業化進程正在突飛猛進。
理論上來說，鈣鈦礦太陽能電池技術具有轉換效率高、可與晶硅電池疊加、制備過程綠色低碳、且不受稀有金屬儲量限制等優勢，其最大亮點是低成本。以中國的纖納光電、協鑫納米，日本的松下、東芝以及英國牛津光伏等為代表的企業，在鈣鈦礦效率提升的道路上均取得了不同的階段性進展，資本的進入也為鈣鈦礦技術的發展提供了強勁的支持。
此前，中國長江三峽集團下屬三峽資本宣布以戰略投資者身份注資杭州纖納光電技有限公司(簡稱“纖納光電”)，成為首家投資布局鈣鈦礦技術的央企;2019年3月，風電巨頭金風科技宣布投資牛津光伏，拉開了其涉足鈣鈦礦領域的序幕。
實際上，外界對鈣鈦礦的質疑，無外乎兩點：穩定性與鉛含量，之前鈣鈦礦電池穩定性不佳的質疑聲為其產業化前景增加了一些不確定性。2019年，隨著行業龍頭企業在電池穩定性方面取得了關鍵性突破才得以消除這些不確定性，加快了資本布局鈣鈦礦商業化的速度。
基于國標檢測標準的“跨越式”效率提升
從2009年發展至今，鈣鈦礦光伏電池的實驗室轉換效率從3.81%到25.2%，展現出極為迅速的提升趨勢。根據Henry Snaith教授刊登在《自然·能源》的論文，新式鈣鈦礦光伏電池的單層理論效率可達31%;鈣鈦礦疊層電池，包括晶硅/鈣鈦礦的雙節疊層轉換效率可達35%;鈣鈦礦三節層電池，理論效率可達45%以上，接近于目前市場上傳統光伏電池轉化效率的2倍。
在單層鈣鈦礦技術量產方面，雖然國內外企業均起步不久，但我國企業已屢破世界紀錄，其中，僅纖納光電一家公司就五次刷新了鈣鈦礦組件轉換效率的世界紀錄。2019年12月，纖納光電宣布，其自主研發的鈣鈦礦小組件效率又創新高，在面積為19.276cm²的小組件上，光電轉換效率突破18%，刷新了由其保持的世界最高效率。短短3年，纖納光電將鈣鈦礦小組件效率提升了6個百分點。
在量產鈣鈦礦組件方面，光伏們了解到國內外企業基本是在2017年開始布局大面積的涂布中試線。2018年，日本的東芝集團在700-800cm²的大組件上實現了11.7%的效率;2019年8月，纖納光電研發的大組件效率超越日本東芝公司，達11.98%;10月，纖納光電將300.74cm²大組件效率提升至14.30 %，該成績被中國可再生能源學會光伏專業委員會(CPVS)收錄在《2019太陽電池中國最高效率表》中。
值得一提的是，盡管鈣鈦礦電池的轉換效率被持續刷新，但對電池效率卻說法不一，光伏們了解到，這是由于鈣鈦礦電池的測試方式不同于傳統光伏電池，對于設備和光源的要求較高;測試方法的不盡相同，給測試結果帶來了很大誤差。
根據“太陽能之父”Martin Green教授和美國國家可再生能源實驗室等7家國家級實驗室聯合編撰的《太陽能電池效率記錄表》中規定，目前受到國際認可的檢測方法，其關鍵點在于：1、采用穩態法的檢測;2、計算面積時，需要根據光伏組件的限定輻照面積來進行測算，限定輻照面積包括組件的有效面積和死區面積。只有通過國際公認的嚴格標準才能客觀體現出鈣鈦礦技術的真正潛力。
2019年太陽電池中國最高效率表
此外，對于鈣鈦礦的質疑還來自于鉛的問題。此前有研究認為，鈣鈦礦光伏組件在使用過程中因不可抗拒的自然因素(飛石、冰雹、風、雪、火)而導致破損后，鉛元素有可能發生泄漏并對周圍環境造成污染。
經專家測算，市面上60片規格的晶硅組件，每塊含鉛量在16克至18克左右，而同樣尺寸的鈣鈦礦組件，每塊含鉛僅為2克。纖納光電方面也告訴光伏們，鈣鈦礦中的鉛是以鉛的鹵化物形式存在，所以它的物理化學特性十分穩定，并且可以采用多種方式，在組件破碎后阻止金屬離子擴散到環境中。
穩定性獲突破，鈣鈦礦技術正式開啟商業化進程
雖然鈣鈦礦光伏電池具有優異的光學性能、制備過程綠色低能耗，但其走向產業化的過程中卻面臨著電池穩定性問題的挑戰。傳統配方、工藝下鈣鈦礦光伏電池在連續工作一段時間后會出現明顯的效率衰減，其在使用過程中受到的包括濕、熱、電場和機械應力在內的老化應力會使未經優化的鈣鈦礦材料出現本征性蛻變，致使轉換效率下降，制約了光伏電池的壽命。
目前這一問題已經有了解決方案，2019年12月，纖納光電鈣鈦礦組件在第三方檢測實驗室通過了全球首次IEC穩定性測試，此次全球首例鈣鈦礦組件通過商業化光伏組件環境可靠性測試，標志著鈣鈦礦這一新興技術正式走出實驗室，邁向市場。根據檢測報告顯示，在加速老化情況下，他們的鈣鈦礦組件衰減率小于5%。在器件壽命方面，按晶硅組件的國際標準預測，通過測試后的鈣鈦礦組件使用壽命為20年左右。
了解到，此次穩定性測試由TÜV北德光伏實驗室根據國際電工委員會(IEC)制定的國際標準進行，通過該標準檢測是薄膜光伏組件進入市場前非常重要的準入條件。
通過穩定性測試后，意味著由此產出的鈣鈦礦組件初步具備了進入市場流通的條件。據介紹，鈣鈦礦技術要實現商業化目標，需要經歷基礎性研發、實驗室效率提升、中試線建設、工藝優化與商業化效率提升、穩定性難題攻克、新產品示范、新廠房建設和產線擴建等步驟。此次纖納光電鈣鈦礦產品通過全球首例穩定性測試具有里程碑意義，意味著鈣鈦礦技術邁出了正式商業化的第一步。
商業化產線建設啟動，規模化生產在即
在穩定性以及鉛含量的問題破解之后，纖納光電的商業化產線也正在著手建設。據了解，目前纖納光電已在浙江衢州建設100MW鈣鈦礦產業基地，完成了一期廠房11,000平方米的基建工程，這也是首個鈣鈦礦太陽能電池的商業化量產項目。
實現量產的鈣鈦礦太陽能電池，其低廉的成本仍是業界最為關心的重點。協鑫納米報告指出，由于鈣鈦礦組件成本原材料只有基礎化工材料，不含稀有元素，所以鈣鈦礦組件的成本可達到單晶硅組件成本的50%。
根據纖納光電的量產規劃，2020年計劃建成小批量產線并投產，大型地面電站的鈣鈦礦光伏組件價格，在未來3-5年預計將低于1元/瓦，其發電成本控制在0.2-0.3元/千瓦時。
對比了不同種類太陽電池的全產業鏈建設成本( 具體資料參考鏈接詳見文末)
綜上，從目前來看，鈣鈦礦技術已在多個環節上有了一定的進展與突破。從效率提升空間和發展速度等方面評估，鈣鈦礦電池的多種技術路線未來有望實現與單晶相媲美的轉換效率甚至更高，同時由于生產工藝環保，規模化生產成本相對較低，給行業帶來了豐富的想象空間及光伏度電成本持續降低的希望。
如何在保證高轉換效率的前提下實現其性能更加穩定、衰減率更低、進一步提高電池使用壽命仍然是當前的研究重點，而未來，產線量產情況、市場接受度和后續的產品工藝提升也將是決定鈣鈦礦光伏組件何時能夠真正大規模量產和規模化應用的主要因素。
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