就在本周，協(xié)鑫集團旗下的蘇州協(xié)鑫納米科技有限公司宣布其在鈣鈦礦光伏組件技術方面的突破性進展。據(jù)悉，協(xié)鑫納米已經(jīng)率先建成10MW級別大面積鈣鈦礦組件中試生產線，完成了相關材料合成及制造工藝的開發(fā)，并已開始100MW量產生產線的建設工作，計劃于2020年實現(xiàn)鈣鈦礦光伏組件的商業(yè)化生產。而成本或將低于1元，未來將達到0.7元的超低價格。
據(jù)悉，鈣鈦礦技術已成為全世界最受矚目的新興光伏技術，業(yè)界期待鈣鈦礦技術在進一步提高光電轉化效率的同時，能夠大幅度降低光伏組件的制造成本。
▲ 協(xié)鑫納米的鈣鈦礦組件
協(xié)鑫納米的10MW中試生產線所制造的鈣鈦礦光伏組件尺寸為45cm*65cm，光電轉化效率達到15.3%。這是全世界范圍內最大面積的鈣鈦礦光伏組件，也是大面積鈣鈦礦組件效率的最高數(shù)值。正在建設中的100MW量產生產線，將把組件面積擴大至1m*2m，組件光電轉化效率將提高至18%以上。在現(xiàn)有的工藝條件下，100MW量產線制造的鈣鈦礦光伏組件的制造成本預計將低于1元/W，量產組件的工作壽命將達到25年以上。當產能擴大到1GW以上時，鈣鈦礦組件的制造成本還將進一步下降到每瓦0.7元左右。
在平價上網(wǎng)成為行業(yè)最重點工作的當下，這項技術的意義不言而喻，可以說鈣鈦礦技術的成功之日，就是光伏產業(yè)實現(xiàn)全面平價之時。
此前的各種光伏電池及組件技術，都是在國外完成全部技術開發(fā)之后再引入全套生產設備在國內生產，普通晶硅、PERC、HJT、非晶硅、CIGS、CdTe莫不如是;而鈣鈦礦技術，是中國企業(yè)第一次從材料、設備到工藝全面實現(xiàn)自主研發(fā)的產物。大面積鈣鈦礦組件生產工藝開發(fā)的成功，標致著中國的光伏產業(yè)正式從技術的追隨者變成了引領者。
▲ 蘇州協(xié)鑫能源中心水上鈣鈦礦試驗電站
鈣鈦礦技術的原理和優(yōu)勢：
與傳統(tǒng)晶硅技術相比，鈣鈦礦技術具備若干顯著的優(yōu)勢。
首先鈣鈦礦材料是一種人工合成的晶體材料，材料的配方可以不斷地調整、迭代，在提高材料性能的同時降低制造成本。而晶硅材料并沒有可以調整之處，只能在提純工藝上做文章。
其次，鈣鈦礦材料對雜質不敏感，通常90%左右純度的鈣鈦礦材料就可以用于制造效率達到20%以上的太陽能電池。晶硅材料則對雜質非常敏感，純度必須達到99.9999%以上才能用于制造太陽能電池。對純度要求的差異自然帶來了顯著的成本差異。
▲ 鈣鈦礦薄膜的微晶結構
鈣鈦礦材料的吸光能力也遠遠超過晶硅材料。晶硅太陽能電池中硅片的厚度通常為160至180微米，而鈣鈦礦太陽能電池中鈣鈦礦層的厚度僅為0.3微米。一個由60片硅片構成的晶硅組件消耗硅材料約1公斤，而相同尺寸的鈣鈦礦組件僅消耗2克鈣鈦礦材料。
由于鈣鈦礦材料可以溶解在普通溶劑之中，鈣鈦礦組件可以通過溶液涂布工藝生產，整個生產工藝流程溫度不超過150度。而晶硅材料的鑄錠和提拉都需要在1500度以上高溫，生產能耗的差別可想而知。
基于上述原理性優(yōu)勢，鈣鈦礦技術自2009年出現(xiàn)以來，迅速得到了學術界和產業(yè)界的重視。目前國內外幾乎所有與材料科學相關的大學及研究機構都在進行與鈣鈦礦光伏技術相關的研究，國內外光伏企業(yè)也紛紛開始了鈣鈦礦光伏組件的量產技術開發(fā)。截至2019年2月，鈣鈦礦太陽能電池的實驗室效率已經(jīng)達到23.7%，超過了多晶硅、銅銦鎵硒、碲化鎘等傳統(tǒng)光伏技術的實驗室效率。
協(xié)鑫納米技術團隊負責人范斌博士介紹：“從發(fā)展趨勢看，鈣鈦礦太陽能電池的實驗室效率必將在三年內超過單晶硅的實驗室效率。鑒于砷化鎵(三五族)太陽能電池成本過高(為晶硅電池的數(shù)百倍至上千倍)，無法在日常應用中推廣，鈣鈦礦屆時必將成為效率最高且成本最低的主流光伏技術?！?
鈣鈦礦技術面世之初，由于材料設計尚不成熟，其穩(wěn)定性受到了很多質疑。2016年以來，隨著新型多離子混合型鈣鈦礦材料的應用，以及緩沖層材料逐漸無機化，鈣鈦礦太陽能電池的工作壽命穩(wěn)步提高，在實驗室中已可實現(xiàn)連續(xù)1000小時工作衰減低于5%。協(xié)鑫納米針對鈣鈦礦光伏組件開發(fā)的材料和封裝工藝，可以保證鈣鈦礦組件25年以上的穩(wěn)定工作壽命。
團隊介紹與創(chuàng)業(yè)歷程
協(xié)鑫納米的技術團隊源自廈門惟華光能有限公司。廈門惟華的創(chuàng)始人是國家千人計劃特聘專家范斌博士。2013年，廈門惟華開始從事鈣鈦礦光伏組件技術開發(fā)，是全球范圍內最早投入鈣鈦礦量產技術研究的企業(yè)之一。2016年底，協(xié)鑫集團并購廈門惟華，同時開始在蘇州建設10MW級別鈣鈦礦組件中試生產線。2017年底，鈣鈦礦組件中試生產線建設完成。2018年底，中試生產線相關工藝開發(fā)完成，開始籌建100MW量產生產線。
