今年4月，七國集團氣候、能源和環(huán)境部長(cháng)會(huì )議發(fā)布《聯(lián)合聲明》稱(chēng)，將“推進(jìn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域的技術(shù)革新”，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池這一能源領(lǐng)域的“新秀”引發(fā)強烈關(guān)注。

近日，《日本經(jīng)濟新聞》也集結部分專(zhuān)家，對太陽(yáng)能、風(fēng)能、核電、二氧化碳回收等5個(gè)領(lǐng)域備受矚目的11項脫碳技術(shù)的普及程度進(jìn)行了評估，結果發(fā)現，在即將實(shí)現商用的領(lǐng)域中，最引人關(guān)注的是下一代太陽(yáng)能電池——鈣鈦礦電池，其可能成為能源行業(yè)的“游戲規則改變者”。

專(zhuān)家指出，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池憑借高效率、低成本、低能耗、應用場(chǎng)景豐富等特點(diǎn)，在降低光伏成本革命中備受關(guān)注，但其耐用性和穩定性仍需進(jìn)一步提高。

下一代技術(shù)蓄勢待發(fā)

2013年，《科學(xué)》雜志評選十大突破，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池入選，被稱(chēng)為最有前景的下一代光伏技術(shù)。

《日本經(jīng)濟新聞》在報道中指出，當前，鈣鈦礦電池主要有單結鈣鈦礦電池和疊層鈣鈦礦電池。疊層鈣鈦礦電池指鈣鈦礦層可堆疊在彼此之上，也可堆疊在傳統晶硅太陽(yáng)能電池之上，形成能吸收更寬太陽(yáng)光譜的“串聯(lián)”電池。

據美國《華爾街日報》網(wǎng)站近日報道，單結鈣鈦礦電池的理論轉換效率可達33%，而鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的理論轉化效率可達43%，都超過(guò)單晶硅電池29.4%的理論轉換效率。今年6月，阿卜杜拉國王科技大學(xué)稱(chēng)，該校研制的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的轉換效率高達33.7%，創(chuàng )下世界紀錄。

此外，鈣鈦礦電池還具有輕、薄、可彎曲等特點(diǎn)，可鋪設在傳統硅基電池無(wú)法覆蓋的墻壁表面或列車(chē)車(chē)頂，操作工序十分簡(jiǎn)單，且價(jià)格幾乎減半。東京大學(xué)教授瀨川浩司的測算顯示，到2030年日本鈣鈦礦電池覆蓋的面積最大可達470平方公里，發(fā)電能力為600萬(wàn)千瓦，相當于6個(gè)核電站。

法蘭西島光伏研究所項目總監格雷戈里·馬克表示，鈣鈦礦層比硅層薄很多，使用的材料減為約1/100。而且，這些材料可在較低的溫度下加工，從而節省能源、減少排放。

引國際投資熱潮

在全球脫碳浪潮下，硅基電池的性能正在接近其理論極限，鈣鈦礦太陽(yáng)能技術(shù)已成為眾多企業(yè)眼中的“香餑餑”。

歐洲PEPPERONI項目于去年11月1日啟動(dòng)，旨在推進(jìn)歐洲大陸的疊層太陽(yáng)能光伏電池的制造和產(chǎn)能，重點(diǎn)關(guān)注鈣鈦礦/硅疊層電池，這一項目將持續4年，由“歐洲地平線(xiàn)”計劃與瑞士教育、研究和創(chuàng )新秘書(shū)處共同資助。

法國光伏組件商Voltec Solar和法蘭西島光伏研究所合作，計劃到2030年建設一處規模達5吉瓦的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池“超級工廠(chǎng)”。法蘭西島光伏研究所總經(jīng)理羅杰·德羅茲多夫斯基-施特雷爾表示，這是一場(chǎng)技術(shù)革命，與傳統技術(shù)目前可實(shí)現的最佳效率相比，它不僅能夠在光伏組件層面實(shí)現30%的效率，還能通過(guò)利用回收材料，減少能耗和材料消耗。Voltec Solar公司總經(jīng)理盧卡斯·韋斯則強調，串聯(lián)技術(shù)將是未來(lái)十年的主導光伏技術(shù)。

英國牛津光伏公司計劃今年推出其商用鈣鈦礦/硅疊層電池，預計轉換效率為27%。該公司也計劃在德國柏林附近擴建其試點(diǎn)工廠(chǎng)，并在2030年左右將生產(chǎn)規模擴大到10吉瓦。 

耐用性和可靠性亟待完善

據麻省理工學(xué)院(MIT)網(wǎng)站報道，雖然鈣鈦礦顯示出巨大的前景，多家公司已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，但耐用性仍然是其面臨的最大障礙。硅太陽(yáng)能電池板在使用25年后，仍能保持25%的功率輸出，但鈣鈦礦電池下降得很快。

不過(guò)，科學(xué)家們已經(jīng)取得重大進(jìn)展：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的“壽命”從最初的幾小時(shí)，增加到幾周、幾個(gè)月，最新“出爐”電池的使用壽命可長(cháng)達幾年。

澳大利亞新南威爾士大學(xué)工程學(xué)教授馬丁·格林表示，鈣鈦礦制造商需要證明電池板的使用壽命為25-30年，這是行業(yè)標準。牛津光伏公司首席技術(shù)官克里斯·凱斯稱(chēng)，該公司已將其鈣鈦礦/硅疊層電池設計為達到或超過(guò)25年的使用壽命。

MIT光伏研究實(shí)驗室負責人托尼奧·博納西西指出，鈣鈦礦的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它們在實(shí)驗室中相對容易制造，其化學(xué)成分很容易組裝，但材料在室溫下容易結合在一起，也容易分開(kāi)。

為解決這一問(wèn)題，有些研究人員使用各種保護材料來(lái)封裝鈣鈦礦，使其免受空氣和潮濕的影響。

博納西西參與的一項研究表明，一旦鈣鈦礦的使用壽命超過(guò)10年，加上其制造成本低廉，就能在很多大型公用事業(yè)場(chǎng)所替代硅基太陽(yáng)能電池。

（文章來(lái)源：金臺資訊）