近日，中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)分享了年度報(bào)告中第七篇，我國(guó)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展情況我國(guó)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展情況：

（一）鈣鈦礦技術(shù)概述

鈣鈦礦（Perovskite-PVK）是指以俄國(guó)地質(zhì)學(xué)家Lev Perovski名字命名的一類具有ABX3結(jié)構(gòu)的礦物化合物（如CaTiO3），而具有光伏效應(yīng)的鈣鈦礦材料主要是一類具有相同晶體結(jié)構(gòu)的雜化金屬鹵化物鈣鈦礦。鈣鈦礦太陽(yáng)電池（Perovskite Solar Cells-PSC）是指使用“具有鈣鈦復(fù)合氧化物（CaTiO3）具有相同的晶體結(jié)構(gòu)的有機(jī)金屬鹵化物、無(wú)機(jī)金屬鹵化物、有機(jī)/無(wú)機(jī)金屬鹵化物”作為光敏層的一類薄膜太陽(yáng)電池。

（二）技術(shù)研發(fā)進(jìn)展

1.光電轉(zhuǎn)換效率

截至2025年2月，鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)電池的世界最高紀(jì)錄效率為34.6%（面積：1.0044 cm2），由隆基綠能（LONGi）創(chuàng)造；鈣鈦礦/晶硅疊層小組件的世界最高紀(jì)錄效率為30.1%（面積：212.1 cm2），由隆基綠能（LONGi）創(chuàng)造；鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層電池的世界最高紀(jì)錄效率為30.1%（面積：0.0493 cm2），由南京大學(xué)和仁爍光能（NanjingU/Renshine）保持；鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層大面積電池的世界最高紀(jì)錄效率為28.2%（面積：1.038 cm2），由南京大學(xué)和仁爍光能保持；鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層微型組件的世界最高紀(jì)錄效率為24.8%（面積：64.98 cm2），也由南京大學(xué)和仁爍光能保持。鈣鈦礦太陽(yáng)電池與其他薄膜太陽(yáng)電池所組成的疊層電池也有相關(guān)研究，鈣鈦礦/銅銦鎵硒疊層太陽(yáng)電池的世界最高紀(jì)錄效率為24.2%（面積：1.045 cm2），由德國(guó)柏林亥姆霍茲中心（HZB）保持；鈣鈦礦/有機(jī)疊層太陽(yáng)電池的世界最高紀(jì)錄效率為25.1%（面積：0.0347 cm2），由新加坡國(guó)立大學(xué)和新加坡太陽(yáng)能研究院（NUS/SERIS）保持。

2.鈣鈦礦電池穩(wěn)定性

鈣鈦礦商業(yè)化組件的穩(wěn)定性在近兩年間也得到了大幅提升，已先后有幾家企業(yè)獲得了IEC全序列穩(wěn)定性產(chǎn)品認(rèn)證。同時(shí)，科研人員也面臨著一個(gè)挑戰(zhàn)：電池的高效率和高穩(wěn)定性那一同時(shí)兼顧的問(wèn)題。在鈣鈦礦光伏逐步走向產(chǎn)業(yè)化的道路上，一個(gè)關(guān)鍵的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)大面積、規(guī)?；慨a(chǎn)的鈣鈦礦商業(yè)化組件在“穩(wěn)效協(xié)同”方面取得新的突破，從而推動(dòng)鈣鈦礦光伏技術(shù)的廣泛應(yīng)用和發(fā)展。

（三）國(guó)內(nèi)鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展

國(guó)家及地方政府產(chǎn)業(yè)政策持續(xù)推動(dòng)。從政策導(dǎo)向上來(lái)看，2024年從“鼓勵(lì)研發(fā)”轉(zhuǎn)向“規(guī)?；涞亍保ㄟ^(guò)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、場(chǎng)景試點(diǎn)、區(qū)域協(xié)同三管齊下，推動(dòng)鈣鈦礦從實(shí)驗(yàn)室邁向產(chǎn)業(yè)化快車道。

產(chǎn)能不斷擴(kuò)大。極電光能的全球首條GW級(jí)產(chǎn)線投產(chǎn)運(yùn)行；協(xié)鑫光電大面積GW量產(chǎn)線已部分啟用；杭州纖納、仁爍光能等企業(yè)正在籌備GW級(jí)產(chǎn)線建設(shè)。協(xié)鑫光電、纖納光電、極電光能、仁爍光能中試線投產(chǎn)；脈絡(luò)能源、曜能科技、光晶能源、光因科技等企業(yè)百兆瓦級(jí)鈣鈦礦電池中試線也已陸續(xù)建成；多條30cm×30cm級(jí)及以上小試線建成或在建；隆基綠能、晶科能源、通威、正泰新能、天合光能、阿特斯等晶硅電池企業(yè)選擇鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)電池路線，突破晶硅太陽(yáng)電池的效率極限；脈絡(luò)能源、仁爍光能、華碧光能、大正微納MW級(jí)柔性鈣鈦礦電池產(chǎn)線建成或籌建。

設(shè)備及材料國(guó)產(chǎn)化成效顯著。鈣鈦礦鍍膜設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，TCO玻璃和靶材國(guó)產(chǎn)化率提升。其中，金晶科技TCO玻璃產(chǎn)能擴(kuò)充至4500萬(wàn)平方米/年。

組件邁進(jìn)商業(yè)化門檻。截至2024年底，纖納光電、極電光能、昆山協(xié)鑫等均有鈣鈦礦組件出貨，中國(guó)華能集團(tuán)、三峽集團(tuán)、國(guó)家電投集團(tuán)等發(fā)電企業(yè)均開(kāi)展鈣鈦礦組件示范應(yīng)用，總體示范規(guī)模約18.3MW。

持續(xù)受資本市場(chǎng)看好。不同于宏觀市場(chǎng)環(huán)境表現(xiàn)，鈣鈦礦光伏企業(yè)持續(xù)受資本市場(chǎng)追捧，2024年全年至少有14家鈣鈦礦電池企業(yè)完成新一輪股權(quán)融資。

（四）存在的主要問(wèn)題

商業(yè)化組件的戶外實(shí)證不足。盡管鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)室測(cè)試認(rèn)證條件十分嚴(yán)苛，但往往是在理想條件下進(jìn)行的，與戶外電站實(shí)際運(yùn)營(yíng)環(huán)境仍存在差別，無(wú)法反映真實(shí)世界的復(fù)雜情況。為對(duì)鈣鈦礦光伏組件進(jìn)行更長(zhǎng)時(shí)間、更全面的戶外檢驗(yàn)和驗(yàn)證，需要鈣鈦礦組件在驗(yàn)證性應(yīng)用、示范應(yīng)用等方面獲得較多政策資源支持，預(yù)計(jì)2025-2026年將會(huì)有更多的戶外數(shù)據(jù)對(duì)鈣鈦礦產(chǎn)品穩(wěn)定性提供驗(yàn)證支撐。

穩(wěn)定性是產(chǎn)業(yè)化面臨的最大挑戰(zhàn)。早期的鈣鈦礦器件穩(wěn)定性較差，但近幾年得到了極大的提升。學(xué)術(shù)界對(duì)影響鈣鈦礦電池穩(wěn)定性的機(jī)理研究深入研究，并針對(duì)性地提出了各種解決方案。但無(wú)論是科學(xué)層面還是工程層面，鈣鈦礦電池穩(wěn)定性仍然是一個(gè)需要繼續(xù)研究的問(wèn)題。學(xué)術(shù)界提出的解決方案需要更多的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；在工程上，如何把學(xué)術(shù)界提出的方案應(yīng)用到工程之中需要大量的二次開(kāi)發(fā)工作。

產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展不成熟。在制造設(shè)備方面，鈣鈦礦組件的生產(chǎn)制造需要成熟的專用設(shè)備；在原材料方面，目前市場(chǎng)上鈣鈦礦組分及其他功能材料都是批次重復(fù)性相對(duì)較差的非規(guī)?；a(chǎn)，采購(gòu)成本較高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)可靠穩(wěn)定的原料供應(yīng)，這也是制約鈣鈦礦光伏組件產(chǎn)品生產(chǎn)良率的主要因素之一，進(jìn)而對(duì)降低成本帶來(lái)不利影響；在輔材方面，導(dǎo)電玻璃和封裝膠膜在鈣鈦礦組件生產(chǎn)成本結(jié)構(gòu)中占比高；在配套電氣設(shè)備方面，鈣鈦礦組件具備高電壓、低電流特性，現(xiàn)有應(yīng)用方式下常通過(guò)多串組件并聯(lián)的方式形成與晶硅陣列相近的輸出電流，采用現(xiàn)有的晶硅光伏逆變器進(jìn)行電能變換。

鈣鈦礦的效率測(cè)試及功率標(biāo)定標(biāo)準(zhǔn)亟待建立。目前針對(duì)鈣鈦礦電池及組件的效率測(cè)試方法，主要集中在提升效率測(cè)量準(zhǔn)確度的方法研究上。而對(duì)于實(shí)際量產(chǎn)生產(chǎn)過(guò)程中，如何快速、準(zhǔn)確地標(biāo)定鈣鈦礦組件功率，在科學(xué)研究和標(biāo)準(zhǔn)制定方面需要進(jìn)一步發(fā)展。因此需要學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界、設(shè)備方聯(lián)手，制定一種可靠、快捷的組件電學(xué)參數(shù)檢驗(yàn)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。

量產(chǎn)組件的效率與穩(wěn)定性需要協(xié)同提高。隨著組件面積的放大，其光電轉(zhuǎn)換效率明顯降低。此外，部分鈣鈦礦組件的IV效率顯著優(yōu)于穩(wěn)態(tài)效率，說(shuō)明高效率電池及組件的穩(wěn)定性尚存在差距。如何制備同時(shí)具有高效率和高穩(wěn)定性的大面積鈣鈦礦組件，即“穩(wěn)效協(xié)同”的量產(chǎn)組件，是各界普遍關(guān)注的問(wèn)題，也是鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵問(wèn)題。

來(lái)源：中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)CPIA