“鈣鈦礦技術是更新換代的技術，具有通用性及重要現實應用價值。”協鑫中央研究院副總工程師范斌在接受記者采訪時表示。技術創新是每個產業發展的原生動力，光伏也不例外，越接近平價，行業在新技術路線上的競爭越呈現加速狀態。

2017年下半年，輕薄、低價的鈣鈦礦太陽能電池異軍突起，其商業價值日益受到廣泛關注，為行業發展提供了新的方向。作為全球公認最具前景的光伏技術路線，我國鈣鈦礦太陽能電池產業化之路還有多遠?

成本更低的新材料

和硅材料相同，鈣鈦礦屬于半導體。鈣鈦礦太陽能電池是一種由人工合成的新型薄膜太陽能電池，具有廉價、柔韌性強、重量輕、吸光性更為優異等特質，歷來被追求“降本增效”的光伏行業寄于厚望。

“和傳統光伏材料相比，鈣鈦礦太陽能電池原材料成本大幅下降，合成成本僅為傳統電池的1/20。”杭州纖納光電科技有限公司(下稱“纖納光電”)創始人之一、CEO姚冀眾介紹。

姚冀眾介紹，鈣鈦礦太陽能電池可將1/4的太陽光直接轉化為電力，意味著等量的電力所需原料更少，安裝成本也更低。

相關研究也表明，鈣鈦礦電池對光的吸收能力是傳統太陽能電池材料的100倍，因此，鈣鈦礦電池只需使用1/100的厚度，即可產出相同的能量，大幅減少原材料的使用，同時其產生的電壓更高，也能增加能量的產出。

從轉化率方面來看，鈣鈦礦也具有明顯優勢。以目前備受矚目的多晶硅為例，1985年，多晶硅太陽能電池的實驗室轉化率為15%左右，在2004年達到20.4%;其后，轉化率雖略有提升但效果甚微，在早期較快速發展的20年間僅提高了5%。

反觀鈣鈦礦太陽能電池，其技術在學術界研究始于2009年，目前實驗室小面積器件(面積大小在幾平方毫米)效率在22%-23%以上，其效率提升速度超越傳統硅、碲化鎘和銅銦鎵硒等第一代、第二代光伏材料，成為新原料黑馬，被行業稱為“第三代光伏材料”;范斌也用“尼龍”這種物美價廉的人造材料比喻鈣鈦礦，他認為，如同尼龍取代棉一樣，鈣鈦礦將擁有更為廣闊的應用空間。

降本是光伏產業追求的終極目標，鈣鈦礦技術無疑為此提供了一條新路徑。“當前光伏發電成本雖然大幅下降，但相對傳統能源，成本依舊較高，這也是限制其大規模應用的主要因素。”姚冀眾說，“鈣鈦礦作為新型廉價人工材料，不僅節約了原材料成本，在工藝方面國內企業也做了很多創新。以纖納光電為例，采用了由傳統高溫鍛造結晶工藝轉變為溶液打印的方法，進一步使成本縮減。未來，其發電成本甚至可以低于傳統煤電電價。”

材料短板獲突破

與硅基電池相比，鈣鈦礦太陽能電池仍是一顆“新星”，從實驗室走到臺前尚不足半年，業內對鈣鈦礦的質疑聲也頗多。“有毒”、“怕紫外線”、“怕水”、“壽命短”等常伴鈣鈦礦成為熱搜詞。

范斌認為這些說法缺乏科學依據。

他說：“質疑聲主要針對鈣鈦礦含鉛這一事實，但實際上，鈣鈦礦組件的含鉛量遠比普通電子電氣設備低得多，甚至比現在使用含鉛焊料的常規組件含鉛量更低。”

他進一步解釋道，在鈣鈦礦電池里，鈣鈦礦層非常薄，只有0.5微米左右，組件含鉛量僅為0.006%。根據歐盟RoHS標準規定的不能超過0.1%，鈣鈦礦太陽能電池有毒之說言過其實，鈣鈦礦不僅完全符合RoHS標準，甚至比該標準含量還低。

“如果從發電量角度考慮，利用鈣鈦礦電池每發一度電所涉及的鉛元素含量，比現有火力發電制造廢料里的鉛含量還低。”纖納光電另一創始人顏步一表示。

據記者了解，國內部分院校也在研發無鉛鈣鈦礦電池。顏步一認為：“由于無鉛鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率和穩定性與含鉛鈣鈦礦電池還有差距，因此現階段對其的關注更多還是集中在學術研究領域。”

針對其他質疑，姚冀眾也表示，這些質疑可以被歸納為是對鈣鈦礦穩定性和工藝良率的疑問，都源自鈣鈦礦研發開始之初學術界遇到的普遍問題，但實際上，國內鈣鈦礦產業化的機構已經擁有了完整的解決方案，技術均已獲得突破。

初備產業化條件

鈣鈦礦技術產業化起步始于2014年，近兩年屢獲突破。2017年被列為“2017諾貝爾化學獎”熱門提名，可以說，全球眾多擁有半導體材料研究機構，都在爭相進入其產業化的研究中。

而產業化進程中一個最重要的指標是鈣鈦礦組件的轉換效率。據了解，實驗室研究數據，自2015年起，經過權威機構認證，鈣鈦礦小組件(面積大于10平方厘米，小于100平方厘米)的最高轉換效率提高了5.3%，發展較快。

姚冀眾坦言，現在并沒有為鈣鈦礦太陽能電池量身定制的老化測試。目前，學術界和工業界普遍參考晶硅電池的IEC61215認證標準進行穩定性測試。雖然鈣鈦礦的穩定性已經獲得了長足發展，但是使用壽命還需要有第一批商業化的組件實測才能獲得。

據范斌介紹，在采用新的電極材料之后，壽命問題也已經獲得解決。

全球均在致力于鈣鈦礦太陽能電池的產業化，但國內對鈣鈦礦太陽能技術尚存疑慮。到底是作為技術儲備，還是產業化推廣仍頗具爭議。

“鈣鈦礦技術發展到今天，已不是簡單的技術儲備了。短短幾年轉換效率及穩定性都有很大提高，初步具備了產業化條件。”姚冀眾認為，“就纖納光電來說，目前正在為量產做最后的準備。國家產業戰略、自主知識產權的核心技術以及公司自身研發創新續航力都給了我們產業化得極大信心。”

顏步一認為發展鈣鈦礦有利于中國技術引領世界的科技自信、節能環保及扶貧等。“由于鈣鈦礦太陽能電池柔性、透明和彩色的特性，依靠分布式光伏和可穿戴的發電設備，太陽能可以更好的服務于人們日常工作及生活;其產品將有望引領未來社會的能源革命，實現發電集成對用電需求的全方位覆蓋，為智慧城市、綠色建筑、多能互補建設提供靈活多樣的新光伏智能解決方案。”顏步一說。