在現(xiàn)在的生活中，太陽(yáng)能產(chǎn)品處處可見(jiàn)，人們用太陽(yáng)能煮飯，還有太陽(yáng)能熱水器等等，無(wú)處不見(jiàn)太陽(yáng)能產(chǎn)品，當(dāng)然，最重要的還是太陽(yáng)能發(fā)電，但是目前的技術(shù)并不能讓人們很好利用太陽(yáng)能發(fā)電。日前，科技部發(fā)布了《國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”等重點(diǎn)專項(xiàng)2019年度項(xiàng)目申報(bào)指南的通知》，按照國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃組織管理的相關(guān)要求，將“可再生能源與氫能技術(shù)”等重點(diǎn)專項(xiàng)2019年度項(xiàng)目申報(bào)指南予以公布。

據(jù)悉，科技部此次將調(diào)撥4.38億元經(jīng)費(fèi)，以支持相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。而太陽(yáng)能作為“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)技術(shù)方向之一，是此次專項(xiàng)技術(shù)研發(fā)的重中之重。

新型太陽(yáng)電池為重點(diǎn)

根據(jù)通知，“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮芘c海洋能、氫能、可再生能源耦合與系統(tǒng)集成技術(shù)6個(gè)創(chuàng)新鏈(技術(shù)方向)。在這6個(gè)技術(shù)方向中，科技部將在2019年啟動(dòng)24～45個(gè)項(xiàng)目，擬安排國(guó)撥經(jīng)費(fèi)總概算約4.38億元。

作為發(fā)展最為成熟、潛力最大的可再生能源技術(shù)之一，新型太陽(yáng)電池成為了本次重點(diǎn)專項(xiàng)扶持的主要技術(shù)方向。

科技部在《“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)2019年度項(xiàng)目申報(bào)指南》中提到，新型太陽(yáng)電池關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)瞄準(zhǔn)國(guó)際最前沿，支持全新概念的創(chuàng)新研究，通過(guò)新概念技術(shù)研究帶動(dòng)創(chuàng)新，引導(dǎo)太陽(yáng)電池技術(shù)向國(guó)際并跑、領(lǐng)跑跨越方向發(fā)展，擬支持項(xiàng)目數(shù)為 3 項(xiàng);除此之外，擬支持項(xiàng)目數(shù)均為 1~2 項(xiàng)。

由此可見(jiàn)，在六個(gè)技術(shù)方向中，新型太陽(yáng)電池是重點(diǎn)扶持技術(shù)，這對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電的發(fā)展意義重大。在相關(guān)技術(shù)的進(jìn)一步細(xì)分中，政策具體提到了新型電池的三個(gè)研究方向。

1. 高效穩(wěn)定大面積鈣鈦礦太陽(yáng)電池關(guān)鍵技術(shù)及成套技術(shù)研發(fā)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)

研究?jī)?nèi)容：為探索大面積太陽(yáng)電池制備技術(shù)，開(kāi)展穩(wěn)定大面積鈣鈦礦電池關(guān)鍵技術(shù)及成套技術(shù)研發(fā)。具體包括：大面積薄膜制備技術(shù);大面積薄膜缺陷調(diào)控技術(shù);大面積功能層界面結(jié)構(gòu)和光電特性調(diào)控方法;大面積高效率高穩(wěn)定性器件制備技術(shù);組件精密切割與連接技術(shù)。

考核指標(biāo)：解決大面積鈣鈦礦電池穩(wěn)定性問(wèn)題，獲得穩(wěn)定大面積鈣鈦礦電池關(guān)鍵技術(shù)及成套技術(shù);大面積鈣鈦礦太陽(yáng)電池效率≥19%(面積>20cm×20cm)，室溫 25℃，AM1.5 光照 1000 小時(shí)后，效率衰減≤10%。

2.新結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池研究及測(cè)試平臺(tái)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)

研究?jī)?nèi)容：為了進(jìn)一步推進(jìn)非 PN 結(jié)激子型新型太陽(yáng)電池的技術(shù)研發(fā)、完善電池的評(píng)估體系，建立成套具有普適性、規(guī)?；?、集成化、智能化等特點(diǎn)，并兼顧這類新型太陽(yáng)電池的多元化需要的公共研究平臺(tái)。具體包括：關(guān)鍵材料模擬計(jì)算與器件仿真技術(shù);新型太陽(yáng)電池中普適性和差異性關(guān)鍵技術(shù)研究;新型太陽(yáng)電池的關(guān)鍵制備設(shè)備及測(cè)試裝備;系統(tǒng)開(kāi)展新型太陽(yáng)電池的光吸收特性、載流子傳輸特性以及表界面特性等光電性能測(cè)試技術(shù)研究;針對(duì)電池種類不同，實(shí)現(xiàn)器件結(jié)構(gòu)、功能層以及器件工藝的統(tǒng)一，設(shè)計(jì)和制備相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化電池。填補(bǔ)我國(guó)新型電池公共制備和測(cè)試平臺(tái)的空白，成為國(guó)際權(quán)威的新型太陽(yáng)電池測(cè)試認(rèn)證平臺(tái)。

考核指標(biāo)：兼顧非 PN 結(jié)激子型新型太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化需要，立足于其多元化特征，建設(shè)這類新型太陽(yáng)電池的公共研究平臺(tái);滿足 3 種以上的新結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池的通用化制備、測(cè)試。

3.新型太陽(yáng)電池關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)(共性關(guān)鍵技術(shù)類)

研究?jī)?nèi)容：面向太陽(yáng)電池多元化、高效率、低成本的需求，開(kāi)展太陽(yáng)電池的新原理、新概念、新材料以及新結(jié)構(gòu)的研究工作。具體包括：太陽(yáng)電池激子產(chǎn)生、分離、傳輸和復(fù)合的普適性原理;表界面鈍化和修飾技術(shù);新型寬光譜、高吸收效率的吸光材料設(shè)計(jì)及制備技術(shù);高性能太陽(yáng)電池的新結(jié)構(gòu)、新工藝以及大面積制備技術(shù)。

考核指標(biāo)：獲得太陽(yáng)電池普遍適用的新原理、新模型;獲得高性能寬光譜吸光材料，可見(jiàn)光光吸收效率超過(guò) 90%以上，具備良好的激子分離和載流子表界面?zhèn)鬏斝阅?，突破傳統(tǒng)太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)，獲得新結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池;光電轉(zhuǎn)換效率超過(guò) 10%(面積≥0.1cm 2 )，1000 小時(shí)光照后(光照條件：室溫 25℃，AM1.5，光強(qiáng) 1000W/m 2 )，效率衰減≤10%。

直擊產(chǎn)業(yè)技術(shù)痛點(diǎn)

了解光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展的業(yè)內(nèi)人士應(yīng)該清楚，科技部給出的三個(gè)重點(diǎn)研究方向都是行業(yè)發(fā)展的痛點(diǎn)。如果這三個(gè)方面的技術(shù)痛點(diǎn)解決了，對(duì)光伏發(fā)電的成本下降、效率提升、技術(shù)更新?lián)Q代都會(huì)有積極影響。

首先從第一方面來(lái)看，作為第三代太陽(yáng)能電池技術(shù)，鈣鈦礦太陽(yáng)電池技術(shù)一直被視為未來(lái)可以取代晶硅電池的技術(shù)。而經(jīng)過(guò)多年來(lái)的發(fā)展，鈣鈦礦太陽(yáng)電池技術(shù)得到了極大的提升，光電轉(zhuǎn)換效率不斷突破，峰值已經(jīng)接近于晶硅電池。加上鈣鈦礦太陽(yáng)電池低成本的優(yōu)勢(shì)，其未來(lái)潛力不可限量。但盡管如此，鈣鈦礦太陽(yáng)電池依然受到多個(gè)方面因素的限制，使得這類電池一直無(wú)法大范圍商業(yè)化。

目前鈣鈦礦太陽(yáng)電池面臨的最主要的制約因素是“大面積”、“穩(wěn)定性”。而此次針對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的專項(xiàng)扶持里提到，要解決大面積鈣鈦礦電池穩(wěn)定性問(wèn)題，獲得穩(wěn)定大面積鈣鈦礦電池關(guān)鍵技術(shù)及成套技術(shù)，核心就是要解決“大面積”、“穩(wěn)定性”問(wèn)題。而如果解決了這兩項(xiàng)問(wèn)題，鈣鈦礦太陽(yáng)電池便可加速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為光伏發(fā)電帶來(lái)新的成本下降路徑。

其次，從建立新結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池研究及測(cè)試平臺(tái)來(lái)看，其對(duì)光伏電池技術(shù)有多重作用。一方面，隨著太陽(yáng)能電池技術(shù)的多元化發(fā)展，技術(shù)方向越來(lái)越多樣，但是相關(guān)的設(shè)計(jì)、測(cè)試等標(biāo)準(zhǔn)卻往往跟不上節(jié)奏，對(duì)新技術(shù)的發(fā)展極為不利。而有了這樣一個(gè)針對(duì)新結(jié)構(gòu)太陽(yáng)電池的平臺(tái)，將對(duì)相關(guān)技術(shù)形成支撐作用，讓這些技術(shù)更快受到關(guān)注，其價(jià)值和潛力也會(huì)得到最為公正的評(píng)估。另一方面，該平臺(tái)對(duì)非 PN 結(jié)激子型新型太陽(yáng)電池有較為重大的意義。眾所周知，目前的晶硅電池主要是通過(guò)內(nèi)部的PN 結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光到電能的轉(zhuǎn)化。查詢資料顯示，激子型新型太陽(yáng)電池是一種在提升電池內(nèi)部“電子-空穴對(duì)”轉(zhuǎn)換效率的技術(shù)，可以使得半導(dǎo)體吸收一個(gè)光子而產(chǎn)生多個(gè)激子，通過(guò)這種“多激子生成”相應(yīng)提升太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率。據(jù)了解，激子型新型太陽(yáng)電池還可以擁有更廣的光吸收范圍，能更有效地將長(zhǎng)波光轉(zhuǎn)換成可用電力。目前，相關(guān)的研究多數(shù)處于實(shí)驗(yàn)室階段，但是相關(guān)研究非常具有潛力，一旦成熟，將為光伏發(fā)電帶來(lái)一場(chǎng)效率革命。

最后，從新型太陽(yáng)電池關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)方面來(lái)看，其最主要的關(guān)鍵就是開(kāi)展太陽(yáng)電池的新原理、新概念、新材料以及新結(jié)構(gòu)的研究工作，與前兩項(xiàng)重點(diǎn)工作形成呼應(yīng)。也與當(dāng)下的光伏發(fā)電市場(chǎng)非常契合。目前，光伏電池越來(lái)越多樣，光伏組件的種類也開(kāi)始百花齊放，其中最深層次的原因還是在于工藝的進(jìn)步以及光伏發(fā)電基礎(chǔ)研究的進(jìn)步。細(xì)看主要被支持的技術(shù)方向可以發(fā)現(xiàn)，幾乎包括了所有的太陽(yáng)能電池改進(jìn)方向。

太陽(yáng)電池發(fā)電原理：太陽(yáng)電池激子產(chǎn)生、分離、傳輸和復(fù)合的普適性原理;

電池工藝：表界面鈍化和修飾技術(shù);

新型材料：新型寬光譜、高吸收效率的吸光材料設(shè)計(jì)及制備技術(shù);

創(chuàng)新結(jié)構(gòu)：高性能太陽(yáng)電池的新結(jié)構(gòu)、新工藝以及大面積制備技術(shù)。

觀察可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前大熱的雙面、HJT、N型、黑硅、PERC等業(yè)內(nèi)火熱的技術(shù)改進(jìn)及方向，無(wú)一都包括在里面。簡(jiǎn)而言之，只要是能夠提升太陽(yáng)電池效率，降低電池成本的技術(shù)和工藝，就可以受到支持。

總體來(lái)看，三個(gè)方面的支持都非常有針對(duì)性，瞄準(zhǔn)了光伏行業(yè)最為前沿的技術(shù)發(fā)展。其中尤其對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)電池的發(fā)展意義重大。

鈣鈦礦電池迎來(lái)機(jī)遇

近年來(lái)，鈣鈦礦電池在我國(guó)的發(fā)展堪稱“飛速”，在國(guó)內(nèi)幾家企業(yè)的專注與努力之下，鈣鈦礦太陽(yáng)電池與大規(guī)模商業(yè)化越來(lái)越近。

國(guó)內(nèi)企業(yè)杭州纖納光電科技有限公司在該領(lǐng)域深耕多年，并連續(xù)打破世界紀(jì)錄。2017年，杭州纖納光電三次打破世界紀(jì)錄，將鈣鈦礦光伏組件效率的世界紀(jì)錄從15.2%提升到17.4%。2018年7月，其鈣鈦礦小組件效率再創(chuàng)新高，達(dá)到17.9%，穩(wěn)態(tài)功率輸出效率達(dá)到17.3%。

作為鈣鈦礦太陽(yáng)電池的主要推行者，杭州纖納光電在2019年迎來(lái)重大機(jī)遇。2019年4月，三峽資本以戰(zhàn)略投資者身份注資纖納光電。雙方將結(jié)合各自在行業(yè)內(nèi)的專長(zhǎng)，積極探索鈣鈦礦光伏技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的可能性。

協(xié)鑫在SNEC2019展出的鈣鈦礦組件

作為極具潛力的太陽(yáng)電池，不止杭州纖納光電一家企業(yè)看到了鈣鈦礦電池的潛力。2019年2月，協(xié)鑫集團(tuán)旗下的蘇州協(xié)鑫納米科技有限公司(簡(jiǎn)稱協(xié)鑫納米)發(fā)布了其在鈣鈦礦光伏組件技術(shù)方面的突破性進(jìn)展。協(xié)鑫納米已經(jīng)率先建成10MW級(jí)別大面積鈣鈦礦組件中試生產(chǎn)線，完成了相關(guān)材料合成及制造工藝的開(kāi)發(fā)，并已開(kāi)始100MW量產(chǎn)生產(chǎn)線的建設(shè)工作，計(jì)劃于2020年實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦光伏組件的商業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)悉，協(xié)鑫納米的10MW中試生產(chǎn)線所制造的鈣鈦礦光伏組件尺寸為45cm*65cm，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)到15.3%。這是全世界范圍內(nèi)最大面積的鈣鈦礦光伏組件，也是大面積鈣鈦礦組件效率的最高數(shù)值。

盡管鈣鈦礦已經(jīng)吸引了國(guó)內(nèi)多家企業(yè)的爭(zhēng)相布局，但是其大面積制備以及穩(wěn)定性一直是限制其發(fā)展的首要因素。而科技部此次針對(duì)這一痛點(diǎn)，立志解決大面積鈣鈦礦電池穩(wěn)定性問(wèn)題，有望加速鈣鈦礦電池大規(guī)模商業(yè)化進(jìn)程，為光伏發(fā)電成本下降作出貢獻(xiàn)。相信再過(guò)幾年到幾十年，當(dāng)人類利用太陽(yáng)能的技術(shù)很成熟的時(shí)候，這樣就有了無(wú)窮盡的能源供給社會(huì)的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。