作為光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展重要的技術基石——太陽能電池技術的迭代備受關注。繼第一代晶硅、第二代銅銦鎵硒、碲化鎘后，鈣鈦礦正成為近年來太陽能電池界一顆冉冉升起的新星。
2009年，日本科學家Tsutomu Miyasaka首次用鈣鈦礦太陽能電池發(fā)電，光電轉換效率僅為3.8%,經(jīng)過十余年的發(fā)展，目前鈣鈦礦實驗室轉換效率的最高紀錄已經(jīng)達到25.5%，效率提升速度遠高于其他的光伏電池技術。從當前來看，轉換效率已經(jīng)不是鈣鈦礦電池應用的限制因素，更為關鍵的在于其產(chǎn)業(yè)化產(chǎn)品的穩(wěn)定性，這一點是決定鈣鈦礦技術產(chǎn)業(yè)化成敗的關鍵。
眾所周知，與晶硅組件的衰減機制不同，傳統(tǒng)鈣鈦礦吸光材料在長期光照加熱條件下結構極易被破壞，導致電池性能迅速衰減，所以穩(wěn)定性也成為鈣鈦礦技術研發(fā)與量產(chǎn)過程中亟待解決的世界級難題。據(jù)介紹，目前提高鈣鈦礦材料結構和組份本征光熱的穩(wěn)定性以及對電池進行封裝是解決鈣鈦礦穩(wěn)定性問題的主要手段。實際上，盡管目前參與鈣鈦礦技術研發(fā)與生產(chǎn)的企業(yè)與學術機構眾多，但能夠推出符合量產(chǎn)標準的鈣鈦礦組件并通過穩(wěn)定性認證的卻少之又少。
一般來說，對鈣鈦礦產(chǎn)品進行穩(wěn)定性認證，需要考慮兩個因素：認證標準和檢測機構。由于最新的標準中尚未發(fā)布鈣鈦礦組件的認證標準，目前鈣鈦礦產(chǎn)品的認證暫時參照晶硅組件的認證標準。這意味著，以該標準得出的認證結果，基本代表著當前鈣鈦礦電池技術的產(chǎn)業(yè)化進度。
國際電工委員會(IEC) 61215標準中對光伏晶硅組件的認證測試主要分為以下幾種：性能測試(Performance test)、環(huán)境箱老化測試(Chamber test)、電器安規(guī)測試(Electrical shock & Harzard tests)、機械應力測試(Machanical stress tests)、戶外測試(Outdoor test)。
其中，性能測試包括最大功率點的測試、低輻照度下的性能、熱斑耐久實驗;環(huán)境箱老化測試包括光衰老化實驗、冷熱循環(huán)試驗、濕凍測試試驗、濕熱測試試驗、紫外老化試驗;電器安規(guī)試驗包括絕緣試驗、濕漏電流試驗、旁路二極管試驗;機械應力試驗包括引出端強度試驗、機械載荷試驗、冰雹試驗。除此之外，IEC 61215標準中還包括了單項及序列測試，以用來評估組件在戶外長期可靠性。
事實上，據(jù)光伏們了解，主攻鈣鈦礦技術的學術機構大部分測試結果均為單項測試，到目前為止，僅有纖納光電公開披露了其鈣鈦礦產(chǎn)品通過第三方測試的穩(wěn)定性報告，包括老化測試以及加嚴測試，在解決鈣鈦礦技術的穩(wěn)定性問題方面獲得了突破性的進展。
2019年，纖納光電的鈣鈦礦組件通過了IEC 61215:2016標準中四項環(huán)境箱老化測試，分別為冷熱循環(huán)測試、光衰老化測試、濕熱老化測試和紫外老化測試，測試結果顯示，組件老化后的轉換效率均與初始值相當。這是全球首例符合IEC 61215標準的鈣鈦礦組件的產(chǎn)品認證，這意味著鈣鈦礦技術正式走出實驗室，邁向市場，開啟了新的征程。
2021年初，纖納的鈣鈦礦組件再次通過了IEC 61215:2016標準中三項環(huán)境箱老化測試的加嚴測試，分別為1000 h的光衰老化實驗(在1個標準太陽光輻照度下，組件老化溫度為70oC)、3000 h的濕熱老化實驗、100kWh紫外老化實驗驗，組件老化后的轉換效率均與初始值相當。
此次由第三方權威認證機構德國VDE與泰爾實驗室聯(lián)合認證，該認證也是全球首例IEC 61215標準的鈣鈦礦組件產(chǎn)品認證。
實際上，上述兩項認證結果代表著，纖納光電的鈣鈦礦組件穩(wěn)定性與其他已經(jīng)商業(yè)化的技術基本相當，甚至遠遠超過了先前的穩(wěn)定性預期。
不過也有行業(yè)專家提醒道，鈣鈦礦產(chǎn)品的認證暫時參照了IEC 61215:2016對晶硅光伏組件的認證標準。但這兩種產(chǎn)品的吸光材料以及其它功能材料不同、溫度系數(shù)也不同，因此在制訂鈣鈦礦產(chǎn)品的測試標準時，需要根據(jù)電池性能特性及衰減機理設計突出最薄弱環(huán)節(jié)的穩(wěn)定性，才能真正將鈣鈦礦組件應用到現(xiàn)實生活中。
“比如，鈣鈦礦組件的溫度系數(shù)與晶硅組件不同，在測試前需要的穩(wěn)定周期及組件預處理方式不同。鈣鈦礦組件厚度薄，在太陽光模擬光源下可以快速達到穩(wěn)定狀態(tài)，因此不需要按照晶硅組件測試標準對其進行預處理。另外，由于遲滯效應的影響，大多數(shù)鈣鈦礦組件的正反掃電性能有差距，在測試轉化效率及組件功率時測試方法也會影響測試結果”。
以纖納光電為代表的鈣鈦礦組件在穩(wěn)定性方面屢獲突破，但仍需通過更多的實地場景應用來檢驗鈣鈦礦光伏技術的商業(yè)化程度。目前，已經(jīng)陸續(xù)有兆瓦級規(guī)模的中試線啟動，鈣鈦礦疊層電池的研發(fā)也逐步進入正軌，但同時，在太陽能電池的江湖中，關于技術流派、效率紀錄、檢測認證等一系列的爭議也在繼續(xù)……無論怎樣，被行業(yè)寄予厚望、號稱能改變光伏行業(yè)進程的技術類型——鈣鈦礦技術正在大放光彩，為未來而戰(zhàn)!
