多地探索“雙碳”新路徑：深挖鈣鈦礦技術潛力 助力能源綠色轉型

　　“雙碳”目標下，鈣鈦礦電池領域正掀起一股投資開發熱潮，成為多地推進能源轉型的新著力點。

　　中國城市報記者觀察發現，在剛剛過去的2024年，無論是在政策導向、產業研究，還是學術交流抑或是商業規劃中，鈣鈦礦電池都備受關注。鈣鈦礦緣何能在眾多新興材料中脫穎而出?鈣鈦礦電池未來發展前景如何?

　　政策春風吹

　　2024年12月31日上午，山東省首片大面積單結鈣鈦礦電池組件在山東能源集團百兆瓦鈣鈦礦電池中試產線成功下線，自測轉換效率超過15%。這一成果不僅標志著山東省鈣鈦礦電池產業化實現“從0到1”的突破，同時也意味著我國在這一領域向產業化邁出了堅實的一步。

　　中國城市報記者了解到，鈣鈦礦的獨特魅力源于其出色的光電性能，單結鈣鈦礦電池理論光電轉換效率遠超傳統晶硅電池，在弱光條件下也能維持較高效率，加之其原材料豐富易獲取，生產工藝相對簡單又可柔性制備，因而被視作取代傳統石化能源電池的“潛力股”。

　　政策春風隨之吹來，為其發展增添助力。

　　2021年11月，國家能源局、科學技術部聯合發布《“十四五”能源領域科技創新規劃》，聚焦大規模高比例可再生能源開發利用，研發更高效、更經濟、更可靠的太陽能等可再生能源先進發電及綜合利用技術，重點提到開展高效鈣鈦礦電池制備與產業化生產技術示范試驗。

　　2023年8月，工業和信息化部、國務院國資委關于印發《前沿材料產業化重點發展指導目錄(第一批)》，鈣鈦礦材料入選工信部、國資委發布的這一指導目錄，進一步推動鈣鈦礦材料的研發和產業化。

　　中國城市報記者梳理發現，目前已有山東、浙江、江蘇、廣東、河北、上海等多個省市發布了相關政策，著力支持鈣鈦礦電池行業發展。

　　與此同時，多地在碳達峰實施方案中，著重提及推動鈣鈦礦等技術的升級應用以及相關項目的引進與落地。例如《國家碳達峰試點(杭州)實施方案》提出，“推動碲化鎘、鈣鈦礦等技術迭代應用”;《國家碳達峰試點(青島)實施方案》明確，“推動鈣鈦礦太陽能電池項目招引和落地”;《國家碳達峰試點(長治高新技術產業開發區)實施方案》提到，“支持光伏企業加強隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)、異質結(HJT)、鈣鈦礦等下一代電池技術研發”。

　　在日前召開的第11屆國際清潔能源論壇可再生能源技術創新鈣鈦礦專題論壇上，多位專家表示，鈣鈦礦作為第三代全新光伏技術，具備低成本、高轉換效率和適合大面積應用等優勢，展現出令人振奮的前景。

　　產業浪潮涌

　　夜晚9點，多數寫字樓辦公場所人去室靜，深圳市光因科技有限公司(以下簡稱光因科技)所在樓層卻燈火通明。走進其辦公區，研發人員爭分奪秒敲代碼、分析數據，實驗室里技術員嚴謹檢測新產品。這家成立于2022年11月的企業，是一家專注于鈣鈦礦太陽能電池研發和產業化的高科技企業。

　　“我們非常看好鈣鈦礦電池的未來。”光因科技研發工程師張林向中國城市報記者介紹，公司整合了上海交通大學的大面積鈣鈦礦薄膜離子耦合技術、電荷傳輸層離子電荷協同輸運技術，同時開發了核心的設備工藝匹配性技術等，使鈣鈦礦組件的穩定效率持續提升。“公司正積極推進徐州生產基地200兆瓦及吉瓦級產線的建設，預計于2025年上半年第一期工程完工并投產。屆時，組件面積將大幅增加，預計轉換效率將達到21.5%以上。”

　　如今，越來越多像光因科技這樣的初創企業涉足鈣鈦礦領域，它們帶著各自的技術優勢與創新理念，紛紛涌入這片“藍海”，為鈣鈦礦產業的發展注入新鮮血液。

　　大型國央企也積極布局。中國核電、中國華能、國家電投等充分發揮資源與規模優勢，紛紛投入大量資金用于前沿技術研發，并加速新建高標準生產線;除此之外，寧德時代、華納集團、比亞迪、京東方等行業巨頭也紛紛押注鈣鈦礦。

　　從相關市場調研數據來看，自2022年起，涉足鈣鈦礦領域的初創企業數量呈現出明顯的上升趨勢。這些企業涵蓋了材料研發、設備制造、應用開發等多個環節。據不完全統計，目前，鈣鈦礦已經成為全球研究和投資的熱門領域，有超過6000家機構和100多個國家參與技術研發。

　　華蓋資本投資總監劉凌韜指出，鈣鈦礦及疊層電池是光伏領域下一代主流技術。在未來5—10年內，鈣鈦礦晶硅疊層電池有望達到超過30%的疊層組件效率，結合HJT、TOPCon路線，僅需在現有產線基礎上新增鈣鈦礦工藝即可完成產品升級，呈現出顯著的競爭優勢。

　　挑戰仍存在

　　盡管鈣鈦礦產業發展勢頭迅猛，但邁向大規模量產的道路絕非坦途，諸多棘手難題亟待攻克。

　　“鈣鈦礦太陽能電池的光電轉化效率在快速提升，量產組件仍有很大潛力，但穩定性依然是最大的挑戰。”脈絡能源董事會秘書陳軍榮表示，鈣鈦礦光伏技術的大規模量產取決于市場客戶的采購意愿，關鍵在于單結效率達到22%、疊層效率達到28%，并讓市場相信鈣鈦礦組件能夠穩定運行25年。

　　有關專家表示，現有研究通過添加穩定劑、優化封裝技術等手段，能在一定程度上緩解穩定性問題，但要確保鈣鈦礦電池在戶外復雜環境下穩定運行25年甚至更久，以匹配傳統晶硅電池的壽命標準，還需從材料設計、界面工程、封裝工藝等多維度深入鉆研，打造全方位防護體系。

　　從制備工藝角度而言，大面積制備方面，小面積鈣鈦礦電池在實驗室環境下能夠輕松實現超高轉換效率，然而一旦擴大制備面積，效率便會大幅跳水。

　　“大面積制備過程中，溶液涂布難以保證均勻性，極易出現厚度不均勻、結晶質量參差不齊等問題，進而影響轉換效率。”光因科技相關負責人在接受中國城市報記者采訪時將此過程形象比喻為“攤煎餅”。“這也是為什么芯片越小越難做，而電池越大越棘手。”

　　業內認為，目前行業內雖有企業推出大面積涂布技術與設備，但要實現大面積、高效率、低成本的完美統一，仍需持續優化工藝、改良設備，探索更適配大規模生產的材料體系。

　　華能清潔能源研究院光伏部一級業務經理周養盈提到，標準化滯后是行業發展面臨的重要問題。當前，通用光伏標準已超過500項，但鈣鈦礦專有標準不到10項。她認為，發展鈣鈦礦標準對于促進鈣鈦礦產業的高質量健康發展、推動產業與電力系統的融合，以及提升我國光伏產業的國際地位具有重要意義。(中國城市報記者 鄭新鈺)