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    • 攪局者鈣鈦礦

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      發布時間:2022-07-27

      硅片制作工藝導致它在尺寸上向上騰挪的空間有限,而鈣鈦礦晶體所依著的玻璃,則有更大的尺寸延展性。

      尺寸越大,轉化效率越好,成本也越低,而這個成本的下探空間,又會隨著鈣鈦礦太陽能電池規模化發展和材料的不斷迭代,不斷地拓寬。

      如此,鈣鈦礦太陽能電池似乎的確將魚和熊掌同時握在了手中。但這并不意味著鈣鈦礦太陽能電池在闖蕩晶硅世界時暢通無阻,事實上,四起的質疑聲從未在它的生長歷程里缺席。

      E。在質疑聲中

      2016年,瑞士洛桑聯邦理工學院對一塊巴掌大小的鈣鈦礦組件做了一項實驗——在標準光源下,讓該組件連續工作12000個小時,結果沒發現任何衰減。

      2019年,一次改進讓鈣鈦礦在穩定性上有了更大底氣。

      改進在材料配方層面進行——配方更加復雜,一些液體被注入,在更高的溫度70-75度、400小時的光照下,迭代的材料沒發生任何衰減。

      當測試時間延長至1800個小時,衰減值依然低于5%,這個數據超過了任何一種晶硅。

      這一年年底,華中科技大學給出的一個更有力量的實驗數據,進一步表明鈣鈦礦的競爭力——在晶硅IEC61215標準下,鈣鈦礦組件連續工作9000個小時沒發生任何衰減,這個數據,沒有任何一種晶硅能夠達到。

      盡管如此,對鈣鈦礦穩定性的質疑,這些年卻始終不絕于耳,這種質疑大都源自于對晶體結構的解讀——晶硅是類金剛石的原子晶體,可以扛到1400多度開始熔化,而鈣鈦礦則是立方晶系的離子晶體,分解溫度大約在攝氏200度~300度。

      表面看,1000多度,差異巨大,晶硅似乎的確穩定地多,但從實用視角,則可以得出另一種結論——太陽能電池在地球表面使用,溫度很難超過75度~85度區間,所以,兩三百度已足夠用,而1400度,反而成了一個巨大冗余。

      之后,隨著鈣鈦礦獲得越來越多的關注,它的另一些優勢也被陸續挖掘出來。

      從產能投資看,1 GW產能的晶硅太陽能電池需要接近10億元投資規模,而業內預測,成熟期的鈣鈦礦,只需它的1/2;

      從原材料視角,鈣鈦礦原料常見,沒有瓶頸,用量也少,全球每年約有50萬噸硅料的產量,倘若把50萬噸硅料完全替換成鈣鈦礦,大概1000噸就可以滿足需求。

      而且它是直接帶隙材料,吸光能力遠高于晶硅。硅片厚度通常為180微米,而鈣鈦礦組件中,鈣鈦礦層厚度大概是0.3微米,有三個數量級的差異。

      硅料純度需達到99.9999%(6個9)或99.99999%的(7個9),但鈣鈦礦只需要1個9(95%)即可滿足使用需求,這一個9,不僅會降低能耗,對穩定性也會有所助益。

      從能耗看,每1瓦單晶組件制造的能耗,約為1.52 kWh,而鈣鈦礦組件能耗為0.12 kWh,單瓦能耗只有晶硅的1/10;從綜合成本看,鈣鈦礦總成本約為5毛到6毛錢,是晶硅極限成本的50%。

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