每日精選:鈣鈦礦,何時能把光伏換新天?
發(fā)布時間:2023-06-25 13:48:44 文章來源:果殼硬科技
鈣鈦礦,何時能把光伏換新天?隨著全球綠色經(jīng)濟熱度上升,如何獲得更多

隨著全球綠色經(jīng)濟熱度上升,如何獲得更多綠色能源成為眾人關(guān)注的核心問題。帶著這個問題,光伏產(chǎn)業(yè)將目光投向晶硅電池,盡全力提升其發(fā)電能力,榨出更多能量。

然而硅的能量轉(zhuǎn)化效率(PCE,power conversion efficiency)是有極限的。光伏產(chǎn)業(yè)越是提高晶硅電池的發(fā)電能力,就越能感受到客觀規(guī)律的無情與發(fā)展空間的日益局促。


【資料圖】

除非超越硅。

近年來,為了替代晶硅電池或填補其無法觸達(dá)的應(yīng)用場景,各類非硅電池應(yīng)運而生。然而在這些路線中,有的便宜卻效率低(大多數(shù)成熟薄膜電池),有的效率高卻極貴(如砷化鎵),有的甚至又貴效率又低(各種前沿早期技術(shù))。

那么有沒有一種(可能)便宜,(確實)效率高且還(預(yù)計)易于生產(chǎn)的新型光伏電池?

這可就說到本文的主角了:它用10年走完晶硅電池50年的路;它上Nature與Science如探囊取物,5年發(fā)了119篇正刊[1];它在報道標(biāo)題中,最常與“破紀(jì)錄”和感嘆號一同出現(xiàn)。

它就是近年材料學(xué)當(dāng)之無愧的大明星,鈣鈦礦(perovskite)。

其實不是礦

在知名玄學(xué)料理動畫《中華小當(dāng)家》第十一集的故事中,特級廚師考試的最終題目,是要求考生們做一道“面非面”,也就是看著“像面但其實不是的料理”。

鈣鈦礦與“面非面”異曲同工,其實和鈣、鈦、礦三個字都沒什么關(guān)系。

光伏領(lǐng)域的所謂“鈣鈦礦”,指的是一類與鈣鈦礦(CaTiO3)晶體結(jié)構(gòu)類似的“ABX3”化合物,在鈣鈦礦光伏研究早期,科學(xué)家們瞄準(zhǔn)的主要是碘化鉛甲胺(CH3NH3PbI3)[2][3]。

鈣鈦礦結(jié)構(gòu)可以用ABX3表示,在鈣鈦礦光伏中,A位通常為有機陽離子所占據(jù)(近年全無機也成為了研究熱點),B位為鉛離子Pb2+或亞錫離子Sn2+,而X位為鹵素陰離子。若A位由兩種陽離子混合,或X位由兩種鹵素陰離子占據(jù)時,則特稱為混合型鈣鈦礦。

簡而言之,鈣鈦礦材料不是指用狹義的“鈣鈦礦”做的材料,而是具有某種特定結(jié)構(gòu)的材料之總稱。為防止歧義,下文所述“鈣鈦礦”,如無特殊說明,均指代這種類鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的光伏材料,而非字面意義的鈣鈦礦(CaTiO3)。

當(dāng)前的鈣鈦礦電池主要走柔性器件路線,也可以歸類為一種薄膜電池,兼具半透明、色彩可調(diào)節(jié)的特點。這賦予了其遠(yuǎn)比晶硅電池廣闊的應(yīng)用空間。鈣鈦礦電池可以部署在那些無法承受或不能安裝晶硅電池的地方,這使得其特別適合用于光伏建筑一體。而又由于其高水平的轉(zhuǎn)化效率,理想化情況下被認(rèn)為有望實現(xiàn)車載,甚至是用于移動設(shè)備的表面或是直接穿戴。

現(xiàn)階段的鈣鈦礦電池有三種典型結(jié)構(gòu),分別為:

(a)正式介孔結(jié)構(gòu):即采用一層介孔狀的物質(zhì)(最常見的是二氧化鈦)作為骨架并承擔(dān)電子轉(zhuǎn)移輸運的功能。此種結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦電池成膜光滑、均勻,效率表現(xiàn)好,但該路線的制備工藝更為復(fù)雜,且需要高溫?zé)Y(jié);

(b)正式(n-i-p)平面結(jié)構(gòu):此種電池結(jié)構(gòu)更為簡單,因此制備工藝更加簡單且不需要高溫加工,效率略低一些但差距不太明顯;

(c)反式(p-i-n)平面結(jié)構(gòu):制備工藝最為簡單,可低溫成膜且更加適合與傳統(tǒng)太陽能電池疊加(關(guān)于這一點將在后文詳述),三種結(jié)構(gòu)里效率最低但差距也不大,是最適合用于工業(yè)生產(chǎn)的結(jié)構(gòu);

鈣鈦礦電池的制備工藝目前非常多樣化,但規(guī)?;骄桓撸袩o主導(dǎo)路線出現(xiàn)。

一般情況下,學(xué)術(shù)研究的設(shè)備主要由旋涂法生產(chǎn),但這種方法產(chǎn)能低,對材料的浪費比較嚴(yán)重,且不能用于生產(chǎn)大尺寸設(shè)備,用于工業(yè)生產(chǎn)可能性不高。

從工業(yè)生產(chǎn)看,“卷對卷”(roll to roll)通常被認(rèn)為是低成本制備薄膜最好的方式,最為匹配此種生產(chǎn)模式的工藝可能會在未來有較大工業(yè)化前景。

名詞解釋:卷對卷(roll to roll),或稱R2R是一種連續(xù)性的生產(chǎn)方式,用于加工柔性材料。材料從原筒狀的料卷卷出后,再在軟板上加入特定用途的功能,或在軟板的表面加工,然后再卷成圓筒狀或進(jìn)行裁切。在制造過程中,由于不使用真空無塵環(huán)境、復(fù)雜腐蝕過程與廢液處理工程 ,降本增效效果好,廣泛用于液晶顯示屏、薄膜太陽能電池等設(shè)備的生產(chǎn)。

除了太陽能電池外,由于其極有特點的材料性能,鈣鈦礦材料被認(rèn)為在光電傳感器、發(fā)光二極管(LED)等領(lǐng)域也有不小的潛力。不過此類研究大多非常早期,且考慮到現(xiàn)階段鈣鈦礦偏高的討論熱度,不宜有不切實際的預(yù)期。畢竟科學(xué)研究,一盆冷水可能才是多數(shù)時候的最終結(jié)果。

鈣鈦礦的主要優(yōu)勢

作為晶硅電池很有希望的補充或繼任者,鈣鈦礦最直觀的優(yōu)勢就是其高效率與低成本。

性能好

2009年第一個鈣鈦礦電池被生產(chǎn)出來時,其轉(zhuǎn)換效率僅有3.8%[2];十年后的2019年,這一數(shù)字就已經(jīng)超過25%,至少在實驗室達(dá)到了晶硅電池的水平,遠(yuǎn)勝于如碲化鎘或銅銦鎵硒等薄膜電池(不考慮因過于昂貴而民用化進(jìn)程幾乎停滯的砷化鎵)。

這種發(fā)展速度的背后,得益于鈣鈦礦材料遠(yuǎn)強于晶硅的吸光性能,能量轉(zhuǎn)換過程中的極低能量損失,也與其覆蓋光譜范圍寬的特征有關(guān)。

想要了解鈣鈦礦的效率優(yōu)勢,我們首先需要介紹一下帶隙與肖克利-奎瑟極限(Shockley-Queisser limit)。

帶隙是一個與光伏材料轉(zhuǎn)換效率直接相關(guān)的概念,指的是將電子從材料中釋放出來,使其成為電荷載流子(即可以自由移動的帶有電荷的物質(zhì)微粒,通過運動輸運電流)在電路中流動所需的能量。

對于光伏來說,能量就來自于入射光子攜帶的能量,而不同波長的光所攜帶能量有所區(qū)別,單位為“電子伏特”(eV),而可見光光子的能量就介于1.75 eV(深紅色)和 3.1 eV(紫色)之間。

最理想光伏材料的帶隙為1.34 eV,使用這種材料的單一連接太陽能電池(也就是俗稱的單結(jié)電池)在最理想的情況下,能夠?qū)?3.7%的入射光轉(zhuǎn)化為能量,而這就是所謂的肖克利-奎瑟極限(Shockley-Queisser limit)。

但問題在于,目前人類已知的任何材料,都不天然符合這一完美的帶隙。而晶硅之所以得到廣泛應(yīng)用,是因為帶隙為1.12eV,理論極限大概為32%(現(xiàn)實中不可能實現(xiàn)這一水平),已經(jīng)非常接近極限值。

鈣鈦礦的優(yōu)勢在于極高的靈活性。其作為一種化合物,配方可調(diào),不但可以將其帶隙盡可能地推向理想值,也可針對不同波長入射光設(shè)計不同鈣鈦礦層并彼此、或是與其他光伏材料疊加,從而捕獲盡可能多的光子,實現(xiàn)高水平轉(zhuǎn)化率。這也是有望推動鈣鈦礦電池突破肖克利-奎瑟極限的主要方式之一。而相比較之下,硅晶只能提純,優(yōu)化空間與手段均十分有限[5]。

成本低

鈣鈦礦的低成本主要得益于兩個方面,一是其預(yù)期的成本比較低,二是整條產(chǎn)業(yè)鏈的投資需求可能不是特別高。

一方面,制作金屬鹵化物鈣鈦礦所需原材料儲量豐富,價格低廉,且前驅(qū)液的配制不涉及任何復(fù)雜工藝,對純度要求不高,后續(xù)組件對加工環(huán)境要求也不高。與晶硅相比,鈣鈦礦不需99.9999%(即6N)級別以上的純度,98%左右就已經(jīng)可用;組件生產(chǎn)過程不需要晶硅電池的千度左右的加工溫度,在生產(chǎn)過程中的能耗比較低,多數(shù)環(huán)節(jié)也不需要真空環(huán)境。

另一方面,鈣鈦礦電池由于光吸收能力強,對材料的用量非常低,對降低發(fā)電成本也有著很大優(yōu)勢。一般來說,鈣鈦礦電池的鈣鈦礦層只需做到300~500nm厚度,與除玻璃外的其它功能層合計能夠?qū)崿F(xiàn)1μm左右的厚度,而晶硅電池的硅片厚度目前處于前沿的厚度也有120μm。根據(jù)Oxford PV的計算,35kg鈣鈦礦的發(fā)電量就可以與7t硅(160μm厚度硅片)相當(dāng),降本空間十分可觀[5]。

最后的降本空間則來自產(chǎn)業(yè)鏈投資。由于鈣鈦礦制備簡單,工藝流程比較短,有望在一座工廠內(nèi)就實現(xiàn)從鈣鈦礦前驅(qū)液生產(chǎn)到最終的組件封裝,上下游整合比較簡單,而相比較之下晶硅電池工藝流程非常復(fù)雜,需要針對不同環(huán)節(jié)分別建廠,前期投資需求更高。

當(dāng)然,鈣鈦礦尚未實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn),其成本優(yōu)勢主要基于多種條件綜合后的推測,是否能夠?qū)崿F(xiàn)仍需在驗證。

鈣鈦礦電池缺陷

盡管鈣鈦礦電池優(yōu)點頗多,但作為一種尚未脫離實驗室階段的材料,其缺陷嚴(yán)重限制投入工業(yè)生產(chǎn)的能力,自然也就不能對單晶硅電池實現(xiàn)有效替代。

簡單來說,鈣鈦礦電池有四個核心問題:不耐用、不好造、不環(huán)保、不明白。

不耐用

現(xiàn)階段的鈣鈦礦電池壽命短,穩(wěn)定性差,效率衰減過快,無法滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要,一直是制約推廣的最大障礙。

作為一種離子晶體材料,鈣鈦礦材料可謂是非常脆弱,不同材料與結(jié)構(gòu)可能存在不耐高溫、不耐光照、易水解、易氧化、易發(fā)生二次反應(yīng)等缺陷。盡管近兩年伴隨著鈣鈦礦材料相關(guān)研究的長足進(jìn)步,這種情況有所緩解,但電池整體衰減率相較于成熟的晶硅組件仍然太高,而且額外的保護措施,如保護涂層或摻雜等,還存在犧牲效率的可能。

2021年12月底,德國研究機構(gòu)的Forschungszentrum Jülich宣稱開發(fā)了一種效率為20.9%的平面鈣鈦礦電池,其在超過1450小時的高溫和光照測試中,仍成功保持了99%的初始效率[6]。而其它不同研究機構(gòu)給出的極為多樣化的原型設(shè)備的測試數(shù)據(jù)則大多集中在“1000/2000小時,穩(wěn)定在80%/90%左右”的水平。

這對于早期穩(wěn)定性甚至只能維持幾小時的鈣鈦礦電池而言當(dāng)然是巨大進(jìn)步,可對于太陽能產(chǎn)業(yè)本身而言還是不夠好。一個電站不可能接受頻繁修理發(fā)電設(shè)備,哪怕鈣鈦礦生產(chǎn)成本再低,這在維護成本上也不可行。

傳統(tǒng)的硅晶電池是什么水平?我們可以看兩個案例[8]:

云南石屏縣牛達(dá)林場光伏項目:安裝于1995年,運行20年后,總衰減效率為7.69%,平均年衰減0.38%。

甘肅省自然科學(xué)院太陽能研究基地10kW光伏電站:安裝于1983年,運行33年后,總功率為7kW,估算每年的衰減為0.9%。

而這甚至是數(shù)十年前,晶硅組件技術(shù)還不那么成熟的時代錄得的數(shù)據(jù)。

根據(jù)工信部發(fā)布的《光伏制造行業(yè)規(guī)范條件(2021年本)》[9],現(xiàn)階段的鈣鈦礦電池罕有能達(dá)到衰減率標(biāo)準(zhǔn)的,而即使有少數(shù)路線達(dá)到了,也往往建立在犧牲其它性能的基礎(chǔ)之上(尤其是引以為傲的效率)。

此外,由于諸多原因,鈣鈦礦電池的測試往往有很多“貓膩”,測試涉及的條件參數(shù)可能沒有詳盡披露,所以給出的最終數(shù)據(jù)有可能不能反映真實狀況,這也需要一些更進(jìn)一步的共識來矯正[10]。

以及有機-無機鹵素鈣鈦礦的化學(xué)性質(zhì)決定了其對金屬存在一定的腐蝕性(還原/氧化反應(yīng)),而金屬是光伏組件的重要組成部分,大量輔材應(yīng)用了金屬材料[10]。這顯然也對未來的規(guī)?;瘧?yīng)用存在不良影響。

不好造

雖然上文提到鈣鈦礦材料具有制備簡單,價格低廉的優(yōu)勢,但目前的鈣鈦礦電池在大尺寸設(shè)備和批量生產(chǎn)的工藝上仍然存在問題。

當(dāng)前的鈣鈦礦電池主要處于實驗室階段,而制備工藝顯然和工業(yè)化生產(chǎn)存在很大不同。當(dāng)前限制鈣鈦礦電池大尺寸化的因素,首先是涂覆技術(shù)的不成熟,鈣鈦礦層沒法均勻涂抹在設(shè)備表面,對器件性能有明顯負(fù)面影響,需要開發(fā)更好的噴涂工藝。

其次則是鈣鈦礦普遍使用TCO(透明導(dǎo)電氧化物)薄膜收集電流,而此類材料的一些物理性質(zhì)會造成光損失,且隨著面積的增大愈發(fā)明顯,這導(dǎo)致鈣鈦礦組件的效率會明顯低于單體電池,這也是實際應(yīng)用中不能接受的,需要有進(jìn)一步解決方案[11]。

說的更直接一點,受限于多方面原因,現(xiàn)階段的鈣鈦礦電池根本造不大,造大了的性能也不好。2月5日發(fā)表在ADVANCED ENERGY MATERIALS的一篇文章中,羅馬第二大學(xué)的團隊開發(fā)的192cm2 有效面積的小型光伏面板,實現(xiàn)了11.9%的轉(zhuǎn)化效率,是迄今為止文獻(xiàn)報道的該尺寸設(shè)備的新紀(jì)錄,然而這一數(shù)據(jù)無論是面積還是效率都遠(yuǎn)不及硅晶組件[12]。

不環(huán)保

現(xiàn)階段,工業(yè)化生產(chǎn)希望最大、性能最好的鈣鈦礦材料是鉛鹵鈣鈦礦,主要得益于其光吸收能力強、光電流傳輸速度快、缺陷容忍度高等一系列優(yōu)異綜合性能。

但問題在于,鉛是一種廣為人知的有毒重金屬,無論是對環(huán)境還是人體都有著毋庸置疑的危害。盡管有些觀點稱,鈣鈦礦材料的生產(chǎn)流程只要設(shè)計得當(dāng)就不會產(chǎn)生過多污染,但這也意味著更為復(fù)雜的生產(chǎn)工藝與副產(chǎn)物處理流程,在成本上是否足夠經(jīng)濟還不太確定。

如何用更為環(huán)境友好的配方替代鉛鹵鈣鈦礦是一個比較主要的研究方向。當(dāng)前錫基材料進(jìn)展相對不錯,但其在各方面性能,特別是效率和鉛基電池差距很大(最高紀(jì)錄也僅有14%[10])。此外,相較于鉛,組分中的二價錫更為敏感,很容易被氧化為四價錫導(dǎo)致性能急劇惡化,這還會進(jìn)一步縮減鈣鈦礦電池本就不太行的設(shè)備壽命。

不明白

除了上述的問題外,鈣鈦礦太陽能電池存在一種特定缺陷,導(dǎo)致發(fā)電能力存在性能損失與穩(wěn)定性欠佳。

簡單來說,鈣鈦礦材料存在一種被稱為“深阱態(tài)”(deep trap state)的缺陷,顧名思義,它會像陷阱一樣困住載流子,導(dǎo)致光能無法轉(zhuǎn)化為電能,而以熱量的形式損失,影響鈣鈦礦電池的效率,盡管有大量研究在嘗試分析,這種現(xiàn)象的具體成因仍然不明[13]。

這提醒我們,想要將一種仍在實驗室階段的技術(shù)大規(guī)模投入工業(yè)生產(chǎn),還有多少困難要克服。

效率不是問題

最后再讓我們回到能量轉(zhuǎn)換效率,也就是作為光伏電池最基本的發(fā)電能力這一繞不開的話題。

在光電轉(zhuǎn)換效率上,鈣鈦礦確實表現(xiàn)出了遠(yuǎn)勝于傳統(tǒng)晶硅電池的水平。

2021年11月底,柏林亥姆霍茲中心 (HZB)的研究人員開發(fā)出了一種認(rèn)證效率高達(dá)29.8%的鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池[14],打破了2020年12月由英國牛津的Oxford PV公司創(chuàng)下的前紀(jì)錄29.52%[5]。

這兩組數(shù)據(jù)甚至都已經(jīng)超越晶硅電池29.43%的理論極限,達(dá)到了全新領(lǐng)域。

當(dāng)然有人會說這不是純鈣鈦礦電池,那么也有韓國蔚山國家科學(xué)技術(shù)研究所(UNIST)大學(xué)的25.8%效率的單結(jié)鈣鈦礦電池[15]和南京大學(xué)研究團隊26.7%效率的全鈣鈦礦疊層電池[16]。還有許多其他路線的鈣鈦礦電池都能達(dá)到22.5%的晶硅電池國標(biāo)要求。

但效率從來不是光伏電池唯一需要解決的問題,這些了不起的成績,都是有前提的。

首先,作為實驗室項目不能談成本,當(dāng)然成本也不是研究者的關(guān)注重點,只是這些成果對工業(yè)生產(chǎn)的指導(dǎo)意義終究有限。

其次是這些電池的尺寸很小,HZB和Oxford PV的電池尺寸分別只有1cm2、1.12cm2(這種尺寸在實驗室電池中甚至不算小);壽命也非常的短,例如500小時標(biāo)準(zhǔn)光照后,UNIST的設(shè)備效率就會下降至90%水平。一言以蔽之,都離不開實驗室。

這些數(shù)據(jù)在晶硅電池25年的使用壽命與平米級的組件尺寸面前,只有學(xué)術(shù)價值,還不值得工業(yè)上的關(guān)注。

這揭示了當(dāng)前一種不太好的趨勢:在談及光伏領(lǐng)域的成果時過分強調(diào)轉(zhuǎn)化效率,孤立地將之作為衡量標(biāo)準(zhǔn),有意無意忽視其它條件。這顯然過度簡化了新技術(shù)在投入工業(yè)生產(chǎn)時面對的復(fù)雜性。

至少一項新技術(shù)能不能用、好不好用不全看效率高低——現(xiàn)有研究成果早就能把效率提高到反直覺的程度。

有多高?

47.1%[17](集中光照條件下,同一設(shè)計的變體在1倍太陽光照條件下為39.2%),是當(dāng)前性能較好的量產(chǎn)太陽能電池組的兩倍以上(隆基股份P型PERC電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率超過23%[18]),十分驚人。

這一設(shè)備由美國國家可再生能源實驗室(NREL)的研究者們制造,是一種六結(jié)III–V太陽能電池,由6層III–V半導(dǎo)體合金制成的光敏層組成,每層都可以捕獲來自太陽光譜特定部分的光。該電池的結(jié)構(gòu)極端復(fù)雜,各種III-V材料層層疊疊加起來有差不多140層,但厚度卻僅有頭發(fā)的三分之一[19]。

【名詞解釋】III-V材料,即III-V族化合物,是指元素周期表中III族的B,Al,Ga,In和V族的N,P,As,Sb形成的化合物,主要包括砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)和氮化鎵(GaN)等。III-V族化合物在光電子器件,光電集成,超高速微電子器件和超高頻微波器件及電路上均有重要應(yīng)用。

在光伏領(lǐng)域,該類化合物具有廣泛的光吸收特性,制成的電池組轉(zhuǎn)化效率優(yōu)異,且成本“相對”可以接受(非量產(chǎn)意義上),在對成本極不敏感的空天領(lǐng)域(各種衛(wèi)星、空間站等航天器)有著廣泛應(yīng)用。

如果只孤立地看數(shù)字,則轉(zhuǎn)化效率還有更高紀(jì)錄:68.9%。這是Fraunhofer-ISE制造,一種由砷化鎵制成的薄光伏電池,并在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的背面上應(yīng)用了幾微米厚的高反射導(dǎo)電鏡。然而這一數(shù)據(jù)是基于“單色光”,也就是單一波長光得到的,連模擬太陽光都不是,沒有可比性;該設(shè)備本身也是針對激光能量傳輸系統(tǒng)(laser energy transmissions systems)設(shè)計的,不是常規(guī)意義上的太陽能電池[20]。

這些“超級電池”有商業(yè)化的可能么?顯然也沒有。

所以,千萬別看到一個“破紀(jì)錄”的效率數(shù)字就以為光伏產(chǎn)業(yè)又要革命,可一定記得看看到底有多少不容忽視的細(xì)節(jié)。畢竟學(xué)術(shù)研究與工業(yè)生產(chǎn)的訴求是截然不同的,還是需要警惕對概念的過度炒作。

合體!

作為一種仍處實驗室階段的技術(shù),盡管鈣鈦礦電池的技術(shù)圖譜極端復(fù)雜,分支眾多,不同組分的電池在諸多方面都有著截然不同的表現(xiàn)。

但卻還是有一條路線受到高度關(guān)注,被譽為行業(yè)終結(jié)的解決方案:與硅異質(zhì)結(jié)電池串聯(lián)。

名詞解釋:HIT電池,俗稱HJT電池(受專利影響)、異質(zhì)結(jié)電池,指在晶體硅上沉積非硅薄膜的太陽能電池。其綜合了晶體硅電池與薄膜電池的核心競爭力,擁有極佳轉(zhuǎn)換效率。

這種路線的基本原理非常簡單,就是在HJT電池表面涂覆一層鈣鈦礦電池。而之所以選擇異質(zhì)結(jié)電池,則是由于基本的發(fā)電原理決定了鈣鈦礦只能與N型(摻磷)硅片,也就是HJT電池所用的硅片疊加,無法與P型(摻硼)硅片兼容。

這種結(jié)構(gòu)可以最大限度的利用射入光:由于鈣鈦礦的可調(diào)節(jié)性,通過調(diào)整配方,使其吸收光譜中不能被硅晶電池利用的部分,而未被吸收的光則穿過鈣鈦礦層被硅吸收,最大限度吸收能量,將電池效率提高到極高水平——鈣鈦礦-HJT疊加電池的理論效率可達(dá)45%[21]。上文提到的兩款效率逼近30%的鈣鈦礦電池都屬于這一路線。

更妙的是,這種設(shè)計的鈣鈦礦電池只是整體效率的一部分,不必追求與晶硅電池旗鼓相當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換效率,可將更多精力用于解決其它缺陷,無疑對產(chǎn)品研發(fā)更為友好。以及考慮到鈣鈦礦潛在的低成本生產(chǎn)的可能性,疊層電池和普通的HJT電池相比不會高出太多。

近年HJT電池量產(chǎn)工藝發(fā)展極快,較幾年前已有了驚人進(jìn)步。數(shù)據(jù)顯示,截至2021年底,異質(zhì)結(jié)已建產(chǎn)能5.57GW,2022年待建產(chǎn)能4.8GW,2022年底至少具備10GW的異質(zhì)結(jié)產(chǎn)能。這除了將會升級現(xiàn)有的晶硅電池產(chǎn)業(yè)外,也使得鈣鈦礦電池的介入成為可能。

當(dāng)然,這一切的前提仍是能夠優(yōu)化現(xiàn)階段缺陷仍然比較多的鈣鈦礦電池?,F(xiàn)階段的鈣鈦礦企業(yè)仍主要集中在一級市場,尚未實現(xiàn)規(guī)?;叩穆愤€很長。

也許……十年[5]?

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