
硅片制作工藝導(dǎo)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(zhuǎn)化效率越好,成本也越低,而這個(gè)成本的下探空間,又會隨著鈣鈦礦太陽能電池規(guī);l(fā)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(shí)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(shí)暢通無阻,事實(shí)上,四起的質(zhì)疑聲從未在它的生長歷程里缺席。
E。在質(zhì)疑聲中
2016年,瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院對一塊巴掌大小的鈣鈦礦組件做了一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)——在標(biāo)準(zhǔn)光源下,讓該組件連續(xù)工作12000個(gè)小時(shí),結(jié)果沒發(fā)現(xiàn)任何衰減。
2019年,一次改進(jìn)讓鈣鈦礦在穩(wěn)定性上有了更大底氣。
改進(jìn)在材料配方層面進(jìn)行——配方更加復(fù)雜,一些液體被注入,在更高的溫度70-75度、400小時(shí)的光照下,迭代的材料沒發(fā)生任何衰減。
當(dāng)測試時(shí)間延長至1800個(gè)小時(shí),衰減值依然低于5%,這個(gè)數(shù)據(jù)超過了任何一種晶硅。
這一年年底,華中科技大學(xué)給出的一個(gè)更有力量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),進(jìn)一步表明鈣鈦礦的競爭力——在晶硅IEC61215標(biāo)準(zhǔn)下,鈣鈦礦組件連續(xù)工作9000個(gè)小時(shí)沒發(fā)生任何衰減,這個(gè)數(shù)據(jù),沒有任何一種晶硅能夠達(dá)到。
盡管如此,對鈣鈦礦穩(wěn)定性的質(zhì)疑,這些年卻始終不絕于耳,這種質(zhì)疑大都源自于對晶體結(jié)構(gòu)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(wěn)定地多,但從實(shí)用視角,則可以得出另一種結(jié)論——太陽能電池在地球表面使用,溫度很難超過75度~85度區(qū)間,所以,兩三百度已足夠用,而1400度,反而成了一個(gè)巨大冗余。
之后,隨著鈣鈦礦獲得越來越多的關(guān)注,它的另一些優(yōu)勢也被陸續(xù)挖掘出來。
從產(chǎn)能投資看,1 GW產(chǎn)能的晶硅太陽能電池需要接近10億元投資規(guī)模,而業(yè)內(nèi)預(yù)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(chǎn)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(yuǎn)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(gè)數(shù)量級的差異。
硅料純度需達(dá)到99.9999%(6個(gè)9)或99.99999%的(7個(gè)9),但鈣鈦礦只需要1個(gè)9(95%)即可滿足使用需求,這一個(gè)9,不僅會降低能耗,對穩(wěn)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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