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2025-09-12 14:21
(來源:光伏研習社)
2025年,光伏行業的技術路線競爭愈加激烈,TOPCon、BC與HJT三者並駕齊驅,持續推動行業技術邊界的拓展。在這場技術迭代的浪潮中,鈣鈦礦憑藉其高效率、低成本、輕量化等優勢備受矚目。相比傳統硅基材料,鈣鈦礦不僅展現出更高的光電轉換效率潛力,還在製造過程中更加節能環保,成本控制也更具優勢。這些特質使其成為第三代光伏技術中最具顛覆性的候選者之一,有望重構產業競爭格局,成為驅動行業穿越周期的重要力量。
鈣鈦礦:名副其實的「光電明星」
雖以「鈣鈦礦」為名,它卻既不含鈣也不含鈦,而是指一類具有ABX₃晶體結構的化合物家族。該名稱源自1839年德國礦物學家在烏拉爾山脈發現的鈣鈦礦石(CaTiO₃),為向俄羅斯地質學家列夫·佩洛夫斯基(Lev Perovski)致敬而命名。如今,「鈣鈦礦」已從最初特指無機礦物,擴展為涵蓋多種具有類似結構的化合物,其中A代表有機陽離子,B為鉛或錫離子,X為鹵素離子。這種結構賦予材料優異的柔性和光電性能,使其在光伏領域表現突出。
2009年,首個鈣鈦礦太陽能電池問世,儘管初始效率僅3.8%,卻具有劃時代的意義,為后續發展奠定基礎。在短短十多年里,其效率從不足10%迅速提升至27%以上,完成了晶硅電池耗時近一個世紀才達到的效能跨越。此外,鈣鈦礦電池具備柔性和輕質特點,可廣泛應用於BIPV(建築光伏一體化)、可穿戴設備、汽車車頂等多元場景,其中BIPV被普遍視為其商業化落地的重要切入點。
量產前夕:「最后一公里」的挑戰
2025年被行業廣泛視為鈣鈦礦量產的元年。協鑫光電、纖納光電、極電光能等企業紛紛佈局GW級產線。今年6月,協鑫光電投資50億元的GW級鈣鈦礦產業基地正式投產,標誌着該技術產業化邁出關鍵一步。
協鑫光電GW級鈣鈦礦產業基地實景圖
極電光能也在年初投產全球首條GW級鈣鈦礦組件生產線,可大規模生產超大尺寸組件及BIPV產品,預計年產量約180萬片。
除了初創企業,天合、通威、晶澳、晶科、隆基、華晟新能源等行業龍頭也積極投入鈣鈦礦/晶硅疊層電池的研發,鈣鈦礦作為下一代技術的潛力已成共識。更引人注目的是,中國石油、中國中核、寧德時代、比亞迪、京東方等跨界巨頭也紛紛佈局,推動中試線及更大規模產線建設。
今年8月,中國華能在青海建成全球首個5兆瓦商用級鈣鈦礦光伏實證基地,標誌着該技術從實驗室邁向規模化示範應用。儘管產業熱情高漲,鈣鈦礦的商業化仍面臨嚴峻挑戰。自2016年國內創業元年以來,該技術至今仍未完全走出實驗室,其背后存在哪些「瓶頸」?
首當其衝的是穩定性問題。鈣鈦礦電池的壽命遠不及晶硅電池,無論從科學機理還是工程實踐,穩定性仍是待解難題。學術界的解決方案尚需大量實驗驗證,而工程上如何實現技術轉化同樣需要深度二次開發。另一方面,實驗室電池的高效率尚未在大面積組件級別復現,當前鈣鈦礦組件的性能與晶硅電池仍有明顯差距,工藝優化和規模化製備成為亟待突破的方向。無論從產品成熟度還是行業標準建設來看,鈣鈦礦產業化依然任重道遠。
技術路線:疊層策略分化明顯
目前,TOPCon、HJT和IBC電池的理論極限效率分別為28.7%、28.5%和29.1%,而單結鈣鈦礦電池可達33%,鈣鈦礦疊層電池甚至有望突破40%。當前,單結、全鈣鈦礦疊層、鈣鈦礦-晶硅兩端/四端疊層等多種技術路線並行發展,並形成不同陣營。
一道新能CTO宋登元公開表示,四端疊層是光伏發展的必然方向。2024年底,一道新能聯合三峽科研院、纖納光電,在四端疊層組件的底電池和組件技術上取得重大突破。協鑫光電同樣選擇四端疊層路線,而仁爍光能則專注於全鈣鈦礦疊層技術,已建成10MW中試線,並規劃百兆瓦級量產線。
圖源:一道新能
頭部晶硅企業更傾向於兩端疊層。天合光能董事長高紀凡認為,TOPCon、BC、HJT之爭意義有限,真正的技術革命將來自鈣鈦礦疊層電池。天合光能早在2019年就參與國家疊層電池重點研發項目,並於今年4月在210mm工業級電池上實現31.1%的轉換效率。隆基綠能研發的晶硅-鈣鈦礦疊層電池經NREL認證效率達34.85%,並已將M6尺寸商業化電池效率提升至32%,向產業化邁出關鍵一步。
兩端疊層受到傳統晶硅企業青睞,一方面因其應用特性與現有產業鏈高度兼容,另一方面其理論效率極限更高,符合追求「極致效率」的戰略。此外,還有一種三端疊層結構,愛旭研發中心發佈了鈣鈦礦/BC三端疊層電池技術,董事長陳剛公開表示該結構效率最高。可見,即便在鈣鈦礦疊層領域,技術路線已呈現顯著分化。
未來展望:競爭還是共生?
目前,晶硅電池依然佔據光伏市場絕對主導地位。鈣鈦礦雖然前景廣闊,卻也伴隨諸多不確定性——除了穩定性與規模化難題,還需警惕行業可能重蹈「內卷」覆轍:技術壁壘被迅速突破,藍海迅速轉紅。
作為第三代光伏技術的代表,鈣鈦礦的故事纔剛剛開始。無論最終是與硅電池競爭還是形成互補共生,持續的技術創新、穩健的產業化進程以及效率與穩定性的協同提升,將是推動其真正走向成熟、實現可持續發展的關鍵。