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在大多數(shù)發(fā)達(dá)國家，公司和政府正在研究如何將高性能鈣鈦礦-硅疊層太陽能技術(shù)擴(kuò)展為商業(yè)可行的電池和組件，他們還沒有成功。

沙特一所大學(xué)的實驗室目前保持著33.2%的高效率記錄，但當(dāng)電池變大或在實驗室之外需要量產(chǎn)等其他應(yīng)用條件下，這種高效率并不能始終保持下去。33.2%！鈣鈦礦/硅疊層認(rèn)證效率新紀(jì)錄

此外，不同鈣鈦礦技術(shù)的測試規(guī)范以及不同技術(shù)的本身都缺乏統(tǒng)一性和規(guī)范性，并受到過多的公關(guān)和媒體炒作的影響。

歐洲有許多研究中心和合作機(jī)構(gòu)都在研究這項技術(shù)，中東和亞洲各地的大學(xué)也公布了效率成果。中國制造商一直也在進(jìn)入這一領(lǐng)域。

本文將著眼于美國，具體來說，兩家公司向PV Tech Premium介紹了他們的鈣鈦礦研究計劃，這讓人們對鈣鈦礦在美國的商業(yè)化前景既感到樂觀，又心存疑慮。

未來之路：技術(shù)開發(fā)路線

與硅不同的是，鈣鈦礦可以將一組光線轉(zhuǎn)化為電能，兩者結(jié)合具備了大幅提升太陽能光伏發(fā)電效率的潛力。據(jù)太陽能行業(yè)部分人士的說法，這將徹底改變?nèi)虬l(fā)電的方式。

美國上游太陽能制造商CubicPV或是成功將疊層鈣鈦礦光伏產(chǎn)品制成足夠耐用的商業(yè)產(chǎn)品的公司。CubicPV最近發(fā)布的兩起公告都表明了其疊層電池技術(shù)開發(fā)路線的潛力。

CubicPV正在就其10GW硅片廠的選址展開深入討論（設(shè)計圖），并已獲得用于疊層電池開發(fā)的風(fēng)險投資和政府資金

第一個的資金規(guī)模較小，內(nèi)容是CubicPV宣布成為麻省理工學(xué)院（MIT）ADDEPT中心研究人員的行業(yè)合作伙伴，該中心于今年早些時候由美國能源部（DOE）資助成立。中心專注于創(chuàng)造穩(wěn)定的、可商業(yè)化轉(zhuǎn)讓的鈣鈦礦疊層組件，并為此獲得了1125萬美元資金。

CubicPV首席技術(shù)官Adam Lorenz告訴PV Tech Premium："在麻省理工學(xué)院建立ADDEPT中心的融資是公私領(lǐng)域合作的重要一例，它對所有研發(fā)工作都至關(guān)重要。"

其他地方也有研究中心和聯(lián)合體；Qcells和Helmhotz-Zentrum Berlin（HZB）去年在歐洲成立了PEPPERONI聯(lián)合體，部分資金來自歐盟的Horizon Europe研發(fā)基金。

英國的Oxford PV等私人機(jī)構(gòu)、中東和其他地區(qū)的各種大學(xué)研究團(tuán)隊正在研發(fā)自己的疊層鈣鈦礦方案。上個月，Qcells宣布向韓國的一條試驗生產(chǎn)線單獨投資1億美元。

然而，在ADDEPT項目啟動時，Lorenz表示，其功效可能會有所不同："我們將同時以穩(wěn)定性、可重復(fù)性和效率為目標(biāo)，而不是用微小的像素設(shè)備追求創(chuàng)紀(jì)錄的效率，然后再試圖穩(wěn)定它們。"

Lorenz在接受PV Tech Premium采訪時補(bǔ)充說："目前，打造穩(wěn)定高效的鈣鈦礦器件層的方法非常耗時，需要進(jìn)行一輪又一輪的設(shè)計迭代和測試。美國能源部正在通過資助ADDEPT項目來幫助解決這一挑戰(zhàn)，ADDEPT引入了一個由機(jī)器學(xué)習(xí)和高通量實驗指導(dǎo)的穩(wěn)定性框架和性能框架。人們期望這可以大大加速重要發(fā)現(xiàn)向商業(yè)制造環(huán)境的轉(zhuǎn)移。"

在最新一輪貿(mào)易展上，尤其是在SNEC和Intersolar Europe會展中，大型制造商也帶來了鈣鈦礦疊層電池的展示和講述。值得關(guān)注的是，隆基公司在Intersolar發(fā)布了一款效率為33.5%、2278mm×1134mm的電池。公司稱，其4000人的強(qiáng)大研發(fā)團(tuán)隊在6個月內(nèi)將概念變成了現(xiàn)實。

雖然像隆基這樣的公司的業(yè)務(wù)規(guī)模很大，但CubicPV的第二個公告或被證明是鈣鈦礦疊層生產(chǎn)首個真正的酸性測試。

6月，CubicPV宣布了第一筆1.03億美元的風(fēng)險投資資金，用于支持其疊層研究和一個10GW美國硅片廠的開發(fā)。Cubic目前生產(chǎn)p型和n型單晶硅片，但這一設(shè)施計劃以及公司對疊層產(chǎn)品生產(chǎn)的明確、公開的討論都表明，公司或會在不久的將來嘗試實際生產(chǎn)商業(yè)化鈣鈦礦疊層產(chǎn)品。

到目前為止，CubicPV確已獲得了可靠的支持。最近一輪融資包括比爾-蓋茨創(chuàng)立的Breakthrough Energy Ventures公司和東南亞最大的企業(yè)集團(tuán)之一SCG Group的捐款。另外，CubicPV成立之初的資金包括來自美國薄膜制造巨頭First Solar的捐款。

Cubic網(wǎng)站上的董事會頁面看起來也相當(dāng)不錯，有First Solar資深人士Bruce Sohn和首席執(zhí)行官Frank Van Mierlo等人的面孔，F(xiàn)rank Van Mierlo此前創(chuàng)立了麻省理工學(xué)院的太陽能硅片衍生公司1366 Technologies和Bluefin Robotics，還曾就疊層光伏的未來發(fā)表過面向公眾的TED演講。

下一個節(jié)點

一般來說，硅會形成疊層電池的底層，不同類型和配置的鈣鈦礦會沉積在頂部。這兩種材料吸收不同的光波段，因此可以為組件創(chuàng)造更高的整體電力轉(zhuǎn)換效率。

關(guān)于CubicPV對鈣鈦礦的處理方法，Lorenz表示："Cubic處理硅/鈣鈦礦疊層的方法是專注于最耐用的成分和界面，可以提供長達(dá)二十多年的、可靠的戶外性能。"

"我們的配對方法是所謂的四終端或4T設(shè)計。這種架構(gòu)使我們能夠解耦這兩種材料，解決鈣鈦礦相對于硅的耐久性差距問題。由于沒有用傳統(tǒng)硅光伏制造參數(shù)限制正面電池，4T設(shè)計為使鈣鈦礦提供了更大的設(shè)計自由度。此外，頂部和底部電路仍可以在組件層面上結(jié)合起來，這為匹配電流密度提供了一個優(yōu)雅的替代方案。"

鈣鈦礦在面對光熱時有迅速衰減的傾向，這一直是工業(yè)規(guī)模開發(fā)的主要障礙。一旦擴(kuò)大到更大的區(qū)域或帶出實驗室，在郵票大小的電池上實現(xiàn)的高效率很快就會消失。Lorenz表示，CubicPV旨在通過更嚴(yán)格的測試來解決這個問題：

"耐久性仍然是鈣鈦礦行業(yè)最重要的挑戰(zhàn)：大多數(shù)取得的結(jié)果/發(fā)表的文獻(xiàn)都不能代表現(xiàn)實環(huán)境中的性能，光和熱的結(jié)合會導(dǎo)致離子遷移，誘發(fā)衰減機(jī)制。Cubic在耐久性測試方面更加積極，我們將耐久性與效率同等優(yōu)先考慮。我們的測試平臺通過加速老化測試進(jìn)行壓力測試，這些測試采用與沙漠氣候下的實地作業(yè)相關(guān)的、至少75°C的高溫和高強(qiáng)度照明條件。"

Cubic認(rèn)為鈣鈦礦的其他利益有哪些？

"鈣鈦礦光伏技術(shù)符合全球可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，不僅是因為它們可收獲的光子，而且因為生產(chǎn)它們需要更少的嵌入式能源，并且比傳統(tǒng)硅技術(shù)的二氧化碳當(dāng)量更低。此外，它們具有高度的可制造性，意味著很容易使用地球上豐富的原材料進(jìn)行大量制造。"

美國柔性薄膜太陽能公司Ascent Solar的首席執(zhí)行官Paul Warley也說了同樣的話："鈣鈦礦的制造成本比傳統(tǒng)薄膜低，這擴(kuò)大了我們的視野。不久后你就可以把它放在屋頂上，這使我們能夠與組件展開競爭。"

Ascent Solar生產(chǎn)柔性和半柔性太陽能產(chǎn)品而非傳統(tǒng)組件。公司近期更加關(guān)注鈣鈦礦的開發(fā)。其位于科羅拉多州Thornton的基地以前是其制造總部所在地，現(xiàn)在已被改造成 "鈣鈦礦中心"。公司希望在柔性薄膜領(lǐng)域開發(fā)用于小眾太陽能項目的分層鈣鈦礦技術(shù)，例如建筑集成光伏、無人機(jī)和無人駕駛飛機(jī)，以及最引人注目的太空旅行。

盲點？

Paul Warley向PV Tech Premium介紹了這個中心，在收購了瑞士薄膜制造商Flisom的生產(chǎn)資產(chǎn)后，該中心成為了一個可行的選擇。現(xiàn)在，研究將在科羅拉多州的基地進(jìn)行。

"對于鈣鈦礦，你可以從電池開始，然后一厘米一厘米地移動到你想要的大小。我們想要的是9英寸×36英寸或12英寸×36英寸，模仿他們在太空中的組件。"

論點很簡單：薄膜很輕，鈣鈦礦很高效，所以它適合于需要光和強(qiáng)大資源的太空旅行。除此之外，Ascent幾乎沒有透露他們?nèi)绾螌嶋H推進(jìn)疊層研究的計劃。Warley表示，鈣鈦礦商業(yè)化部署的主要障礙是"讓那些多層次鈣鈦礦[在一個電池中]與光帶一起工作，此外還有資金獲取。"

公司不愿意對任何預(yù)測或未來計劃發(fā)表評論，也沒有詳細(xì)說明在 "卓越中心 "所做工作的具體內(nèi)容。鈣鈦礦的效率公告和開發(fā)計劃往往聽起來令人印象深刻，但圍繞著測量效率和商業(yè)化進(jìn)展的跟蹤框架并沒有得到強(qiáng)制執(zhí)行。

為了解決這個問題并推動整個行業(yè)的進(jìn)步，F(xiàn)raunhofer ISE最近在歐洲推出了一個鈣鈦礦測試系統(tǒng)，旨在提升一致性和跟蹤正在公布的效率，打造真正的競爭。Katana項目將把電池置于40多種不同光源的光譜波長下，這可以把重點放在鈣鈦礦效率評估上，并在苛刻的條件下準(zhǔn)確測試它們。

最近，英國《獨立報》的一篇文章稱，鈣鈦礦產(chǎn)品正在中國的一家初創(chuàng)公司投入生產(chǎn)， "適合商業(yè)用途"，但即使成功，也很可能是小型的邊緣化項目，因規(guī)模太小而無法對更大的行業(yè)產(chǎn)生影響。

Lorenz表示，一旦實現(xiàn)商業(yè)化生產(chǎn)，鈣鈦礦疊層組件的首次應(yīng)用可能是在屋頂領(lǐng)域，特別是在系統(tǒng)成本平衡使溢價效率成為優(yōu)先事項的地區(qū)。除此之外，隨著價格的下行和可用性的拓展，這項技術(shù)將開始出現(xiàn)在大型項目領(lǐng)域。

就像Cubic提供的1.03億美元資金一樣，這是商業(yè)化試水的第一步，這將使公司能夠迅速在美國開發(fā)硅片，隨后推動疊層組件的發(fā)展。

"我們相信，這種影響將改變太陽能市場，單結(jié)光伏產(chǎn)品在達(dá)到自然法則規(guī)定的效率極限時會停滯不前，疊層光伏的引入使這一行業(yè)能夠創(chuàng)造一條新的發(fā)展軌跡以獲得更高的效率，避免這種情況。這反過來會加速太陽能的采用，并對我們擺脫碳基燃料的努力產(chǎn)生重大影響。"

如果美國要成為鈣鈦礦商業(yè)化之地，那么CubicPV似乎是一個可能的候選。Lorenz談到美國的疊層研究環(huán)境時表示："美國有一個強(qiáng)大的生態(tài)系統(tǒng)，國內(nèi)有許多公司正在進(jìn)行疊層創(chuàng)新。此外，由于引入門檻低，學(xué)術(shù)界的參與度很高，有很多大學(xué)都在積極進(jìn)行鈣鈦礦研發(fā)。”

"我們的國家實驗室，如NREL，也專注于這項技術(shù)并獲得了深入了解。毫無疑問，美國政府已經(jīng)認(rèn)識到鈣鈦礦的潛力，提供了幾十項撥款來推動這項技術(shù)。然而，投資水平并不像我們在歐洲和中國看到的那樣顯著。"

最終，商業(yè)化鈣鈦礦將以某種方式出現(xiàn)在光伏產(chǎn)業(yè)中。PV Tech的新聞部門看到，近幾個月來，與鈣鈦礦有關(guān)的報道越來越頻繁，如果中國的大公司不先下手為強(qiáng)，CubicPV很可能成為其中的佼佼者。 

原標(biāo)題：鈣鈦礦“制高點”爭奪：隆基等之外，美國公司欲攜勢突破！