近日，科技部等九部門(mén)印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案（2022—2030年）》，提出到2025年實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域低碳關(guān)鍵核心技術(shù)的重大突破，高效穩(wěn)定鈣鈦礦電池等技術(shù)被“點(diǎn)名”。記者采訪多家企業(yè)獲悉，鈣鈦礦電池作為一種新技術(shù)路線，相比傳統(tǒng)晶硅電池在發(fā)電效率、成本控制、使用場(chǎng)景等多個(gè)方面具有潛在優(yōu)勢(shì)，但國(guó)內(nèi)鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)尚處于起步階段，技術(shù)、設(shè)備、工藝等均需時(shí)間走向成熟。

一張A4紙大小的柔性鈣鈦礦電池，在燈光的照射下就能給手機(jī)進(jìn)行超級(jí)快充，記者在大正（江蘇）微納科技有限公司獲悉，鈣鈦礦電池優(yōu)異的特性，令其應(yīng)用前景非常廣闊。

【資料圖】

“相比二、三十公斤重一塊的晶硅光伏組件，我們的柔性鈣鈦礦電池輕薄許多，具有極高的單位質(zhì)量輸出功率，且不怕彎折、可塑性強(qiáng)，可應(yīng)用在建筑外墻、汽車車頂?shù)榷鄠€(gè)新場(chǎng)景?！痹摴緢?zhí)行董事馬晨表示，去年分布式光伏新增裝機(jī)量已經(jīng)超過(guò)了集中式光伏，柔性鈣鈦礦電池可在分布式光伏領(lǐng)域大展拳腳。

不單單是具備新興市場(chǎng)的開(kāi)拓潛力，鈣鈦礦電池在成本、效率等方面的潛在優(yōu)勢(shì)，也令一些企業(yè)看好它對(duì)傳統(tǒng)晶硅電池實(shí)現(xiàn)升級(jí)替代。

“生產(chǎn)晶硅電池需要1700攝氏度以上的高溫，鈣鈦礦電池從頭到尾最高溫度不會(huì)超過(guò)150攝氏度，在能耗上具有優(yōu)勢(shì)，且鈣鈦礦的原材料相對(duì)易得，比當(dāng)前的硅料便宜許多?！眳f(xié)鑫光電董事長(zhǎng)范斌說(shuō)，生產(chǎn)鈣鈦礦組件單瓦能耗只有晶硅組件的1/10，如果以20%的轉(zhuǎn)換效率計(jì)算，鈣鈦礦組件單瓦總成本約為5到6毛錢(qián)，是晶硅極限成本的一半。目前，協(xié)鑫100MW鈣鈦礦光伏組件量產(chǎn)線已在昆山開(kāi)始試生產(chǎn)，目標(biāo)市場(chǎng)定位在主流通用光伏組件領(lǐng)域。

除了協(xié)鑫光電，基于對(duì)鈣鈦礦電池的未來(lái)預(yù)期，隆基綠能、通威股份、寧德時(shí)代等龍頭企業(yè)均已布局該賽道。印度調(diào)查公司Astute Analytica預(yù)測(cè)稱，鈣鈦礦電池的世界市場(chǎng)將自2022年起，以年均29%左右的速度增長(zhǎng)，到2027年將達(dá)到20億美元以上。

盡管前景向好，但鈣鈦礦電池的發(fā)展依舊面臨諸多挑戰(zhàn)。相關(guān)技術(shù)的研發(fā)就是其中重要一環(huán)。

自2009年由日本桐蔭橫濱大學(xué)特任教授宮坂力發(fā)明鈣鈦礦太陽(yáng)能電池以來(lái)，鈣鈦礦的發(fā)展歷程走過(guò)了10余年，原料配比、電池結(jié)構(gòu)等都在不斷優(yōu)化。目前單結(jié)鈣鈦礦電池理論最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)31%，多結(jié)理論效率超過(guò)50%，遠(yuǎn)高于晶硅的29.4%。但這都屬于實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)，國(guó)內(nèi)已經(jīng)小規(guī)模生產(chǎn)的鈣鈦礦電池產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率大多不超過(guò)18%，低于市面上主流晶硅產(chǎn)品23%的轉(zhuǎn)換效率，且多位受訪者表示，這種情況在未來(lái)3-5年都難以改變。這意味著短期內(nèi)鈣鈦礦電池的投資回報(bào)率低于傳統(tǒng)晶硅電池，對(duì)標(biāo)現(xiàn)有晶硅電池市場(chǎng)的硬質(zhì)鈣鈦礦電池還不具備競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，而具備新應(yīng)用場(chǎng)景開(kāi)發(fā)潛質(zhì)的柔性鈣鈦礦電池則需要較長(zhǎng)時(shí)間、較大成本進(jìn)行市場(chǎng)培育。

“鈣鈦礦電池作為一種全新技術(shù)路線，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)體系的全方位跟進(jìn)，鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換效率提升的過(guò)程，也是供應(yīng)鏈成熟的過(guò)程。”范斌說(shuō)，協(xié)鑫的100MW產(chǎn)線由于缺乏可借鑒的對(duì)象，是在不斷摸索中完成的，其中最為關(guān)鍵的結(jié)晶環(huán)節(jié)所需設(shè)備屬于公司自研生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)外皆沒(méi)有替代產(chǎn)品。公司已累計(jì)申請(qǐng)專利106項(xiàng)，主要涉及鈣鈦礦電池的量產(chǎn)技術(shù)。目前協(xié)鑫生產(chǎn)的1米乘2米鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到16%，計(jì)劃到明年提升到18%。

與此同時(shí)，生產(chǎn)工藝的探索也是不少企業(yè)聚焦的關(guān)鍵。浙商證券研報(bào)顯示，溶液旋涂法是實(shí)驗(yàn)室制備鈣鈦礦電池的常用方法，但在覆蓋率、平整度等方面，無(wú)法滿足大規(guī)模、工業(yè)化生產(chǎn)的要求，相關(guān)制備方法還有待突破。

馬晨告訴記者，為適應(yīng)柔性鈣鈦礦電池特性，該公司采取了四道狹縫涂布制造工藝，但在實(shí)現(xiàn)這項(xiàng)工藝的過(guò)程中，起初同樣遇到了無(wú)合適設(shè)備可用的挑戰(zhàn)?！笆袌?chǎng)上已有的涂布設(shè)備主要針對(duì)鋰電池，而鈣鈦礦電池加工所需的涂布設(shè)備精度需要再高出2-3個(gè)量級(jí)。”最終，大正微納也采取了自研設(shè)備的辦法突破現(xiàn)有瓶頸，生產(chǎn)出的涂布設(shè)備不僅企業(yè)自用，也獲得通威股份、寧德時(shí)代等龍頭企業(yè)的訂單。

值得注意的是，當(dāng)前國(guó)內(nèi)鈣鈦礦電池產(chǎn)線規(guī)模在“MW級(jí)”，與動(dòng)輒“GW級(jí)”的晶硅產(chǎn)線相比差異極大，即便能在短期內(nèi)完成工藝定型，仍然需要較長(zhǎng)時(shí)間的產(chǎn)能爬坡方可形成規(guī)模，進(jìn)一步釋放其成本優(yōu)勢(shì)。多位業(yè)內(nèi)人士告訴記者，鈣鈦礦電池目前市場(chǎng)關(guān)注度高，發(fā)展迅速，但存在炒作因素。一些已經(jīng)布局的產(chǎn)線，尚需時(shí)間來(lái)提升、驗(yàn)證其良率、生產(chǎn)效率等關(guān)鍵指標(biāo)，一些已經(jīng)獲得訂單的產(chǎn)品，也需要經(jīng)受市場(chǎng)的檢驗(yàn)。在TOPCon（隧穿氧化鈍化電池）、HJT（異質(zhì)結(jié)）等新型晶硅電池組件產(chǎn)能逐漸釋放的當(dāng)下，市場(chǎng)對(duì)鈣鈦礦電池更需要提高警惕，避免盲目跟風(fēng)。