技術創新是任何產業發展的原生動力，光伏也不例外。在光伏電價接近平價上網之際，行業在新技術路線的競爭呈加速狀態。2017年下半年，輕薄、價低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。

“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。那么，作為最具前景的光伏技術路線，我國鈣鈦礦技術現狀如何?距離業內期盼的產業化之路到底還有多遠?

未來新材料——成本更低

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、重量輕等特點。和硅材料相同，鈣鈦礦屬于半導體，但具有更為優異的吸光性，其特質被光伏行業“降本增效”寄于厚望。

“和傳統光伏材料相比，原材料成本有大幅下降，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、執行董事長兼總經理姚冀眾介紹。

以鈣鈦礦為原料制造的太陽能電池可以將大約1/4的太陽光直接轉化為電力。對于等量的電力需求來說，所需原料也遠少于其他材料，安裝成本更低。

研究表明，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，即可產生相同的能量輸出，相應減少了所需材料數量;且產生的電壓更高，還能增加能量產出。

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%;而后其轉化率雖略有提升，但微乎甚微。在早期較快速發展的20年間，其轉化率也僅提高了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，其效率提升速度碾壓傳統硅、碲化鎘和銅銦鎵硒等第一第二代光伏材料成為新原料黑馬，被姚冀眾稱為“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，鈣鈦礦終究會登上廣闊的舞臺。

“目前光伏發電成本已有大幅度下降，但相對于傳統能源，其成本依舊較高。因此成本仍然是限制其大規模使用的主因。”姚冀眾說，“鈣鈦礦這種新型廉價人工材料不僅節約了原材料成本，在工藝方面我們也做了創新，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。”

可以看出，降低成本仍然是光伏產業進一步發展的重要標志，為盡快達成“低成本”、“平價化”的業內共同目標，鈣鈦礦技術無疑為此提供了一條新路徑。在可預見的未來內，鈣鈦礦技術上升空間廣闊。

有研究表明，將鈣鈦礦稍作人工改變就能有效地將不同波長的太陽光轉化為電力，可借此制造帶有不同層的太陽能電池，每層可吸收不同波長的太陽光，進一步提升能效。

纖納光電另一創始人顏步一表示：“鈣鈦礦的核心競爭力十分明顯，材料成本低、生產過程環保低能耗、轉換效率可與現有成熟技術大致持平，應用場景廣泛。而且其制造成本、制備過程和轉化效率上都有著較為明顯的創新優勢。所以，從光伏行業產業化角度來看，其潛力不可小覷。”

材料短板已獲突破

與硅基電池相比，鈣鈦礦電池仍是新人，從實驗室走到臺前尚不足半年。目前，業內現在對于鈣鈦礦的質疑聲音頗多。“有毒”、“怕紫外線”、“怕水”、“壽命短”常伴鈣鈦礦成為搜索熱詞。

范斌認為這些說法并不科學。他說：“這主要是指鈣鈦礦含鉛，但鈣鈦礦組件的含鉛量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的含鉛量更低。”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，鉛含量不能超過0.1%，因此，有毒之說言過其實，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。”顏步一說。

即便如此，現仍有如南京工業大學等院校仍致力于研發無鉛鈣鈦礦電池在光伏上的應用。“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。”顏步一如是說。

而針對其他質疑，姚冀眾表示，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

相關材料顯示，鈦礦技術產業化起步始于2014年，但近兩年鈣鈦礦技術發展頻傳捷報，2017年還被路透社列為2017諾貝爾化學獎的熱門提名，全球眾多擁有半導體材料研究背景的機構，都在爭相進入其產業化的研究中。

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。

但在壽命方面，鈣鈦礦的表現也是一個未知數;且硅基太陽能電池設置了一個難以逾越的標桿，這對任何要想替代傳統硅基太陽能電池的新型太陽能電池都是極大的考驗。

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的發展，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。”范斌表示，根據研究結果，在采用新的電極材料之后，壽命問題也已經獲得解決。

雖然全球許多企業在為鈣鈦礦太陽能電池產業化做著努力，但目前國內對鈣鈦礦技術到底是作為技術儲備還是產業化推廣頗有爭議。“鈣鈦礦技術發展到今天已經不是簡單的技術儲備了，自技術興起以來，得到了學術界和產業界極大的關注和投入。短短幾年轉換效率及穩定性都有很大提高，已經具備了產業化條件。”姚冀眾認為，“就纖納光電來說，目前正在為接下來的量產做最后準備。國家產業戰略、自主知識產權的核心技術以及公司自身的研發創新續航力都給了我們很大信心。”

顏步一還著重肯定了鈣鈦礦的社會經濟價值，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。顏步一說：“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。”