鈣鈦礦，會革晶矽電池的命嗎？

作者：admin2022-04-01 14:14 熱度：53753

鈣鈦礦，會(hui) 革晶矽電池的命嗎？

近年來，鈣鈦礦材料正迅速成為(wei) 太陽能領域的一種熱門候選材料。不過它的主要缺點之一，就是容易在陽光直射下，其性能會(hui) 隨著時間的流逝而退化。據報道，來自美國、中國和韓國的科學家組成一支研究團隊，研發成功一種可用於(yu) 鈣鈦礦光伏麵板的新塗層，特點是能夠提升其在陽光下的穩定性。科研團隊在材料表明沉積一層有機離子，使表麵帶負電，再讓帶正電的離子與(yu) 表麵帶負電的離子配對，這使表麵電子變得更中性且穩定。測試結果表明，這些電池能在2000多個(ge) 小時內(nei) 保持最初光電轉化效率的87％。相比之下，在同樣條件下，經曆相同時間後，未經處理的太陽能電池性能下降到原來的65％。

該研究為(wei) 鈣鈦礦太陽能電池技術商業(ye) 化和廣泛采用奠定了基礎。作為(wei) 目前主流的光伏技術，晶矽光伏發電效率已越來越接近極限。鈣鈦礦作為(wei) 一種人工合成材料，在2009年首次被嚐試應用於(yu) 光伏發電領域後，因為(wei) 性能優(you) 異、成本低廉、商業(ye) 價(jia) 值巨大，被《科學》（Science）期刊評為(wei) 年度十大突破性科技進展之一。

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一米寬兩(liang) 米長的鈣鈦礦電池組件

目前鈣鈦礦電池成為(wei) 研發熱點，鈣鈦礦電池或將在5年之後，成為(wei) 真正具有市場競爭(zheng) 力的一股光伏新勢力，如果各項技術參數能獲得進一步突破，鈣鈦礦取代晶矽也不是不可能。鈣鈦礦電池目前取得的進展如下所示：

1、鈣鈦礦電池效率獲得突破

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如上圖所示，鈣鈦礦用了大概10年左右的時間，將轉換效率從(cong) 最初的3.8%提升至目前超過25%的實驗室效率記錄，趕上了過去晶矽四五十年的發展。

2、鈣鈦礦產(chan) 業(ye) 鏈短，投資成本低

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對於(yu) 晶矽來說，矽料、拉晶、切片、電池、組件需要四個(ge) 以上不同工廠生產(chan) 加工，倘若所有環節無縫對接，一片組件完工最快也需要一個(ge) 多月的時間；而100兆瓦的鈣鈦礦組件，從(cong) 玻璃、膠膜、靶材、化工原料進入，到組件成型，總共隻需45分鍾。

以1GW產(chan) 能投資來對比，晶矽的矽料、矽片、電池、組件全部加起來，需要大約9億(yi) 、接近10億(yi) 元的投資規模，而鈣鈦礦1GW的產(chan) 能投資，在達到一定成熟度後，約為(wei) 5億(yi) 元左右，是晶矽的1/2。

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3、鈣鈦礦用量少

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晶矽組件中的矽片，厚度通常為(wei) 180微米，而鈣鈦礦組件中，鈣鈦礦層厚度大概是0.3微米，這裏有三個(ge) 數量級的差異。

目前全球晶矽電池每年大概需要60萬(wan) 噸太陽能級矽料，倘若把這60萬(wan) 噸矽料完全替換成鈣鈦礦，大概1000噸就可以滿足需求，所以，鈣鈦礦原料沒有任何瓶頸，一是用量少，二是不存在稀缺性。

4、鈣鈦礦電池生產(chan) 成本低

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1、每1瓦單晶組件製造的能耗，大約是1.52KWh，而鈣鈦礦組件能耗為(wei) 0.12KWh，單瓦能耗隻有晶矽的1/10；

2、單片組件成本結構中，鈣鈦礦占比約為(wei) 5%，玻璃、靶材等占到另外的2/3，總成本約為(wei) 5毛到6毛錢左右，是晶矽組件極限成本的50%。

5、鈣鈦礦穩定性獲得突破

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單質矽為(wei) 原子晶體(ti) ，要想獲得單晶矽片，需要將多晶矽料加熱到1410度，才能將矽料熔接，再通過CZ直拉單晶的方法獲得單晶矽棒，因此晶矽電池非常穩定。

鈣鈦礦是一種六方晶的離子晶體(ti) 結構，它的分解溫度大概是攝氏200度-300度。由於(yu) 生成溫度相對較低，之前鈣鈦礦電池不穩定，衰減大，但時至今日，鈣鈦礦穩定性一點都不比晶矽差。因為(wei) 太陽能電池在地球表麵使用，溫度很難超過75度-85度這個(ge) 區間，所以，兩(liang) 三百度足夠用，而1400度則成為(wei) 一個(ge) 巨大冗餘(yu) 。

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