近日,合肥京東(dong) 方光能科技有限公司鈣鈦礦光伏電池中試線成功產(chan) 出首批樣品,標誌著京東(dong) 方在鈣鈦礦光伏產(chan) 業(ye) 化道路上邁出了重要一步,也是國內(nei) 大尺寸鈣鈦礦光伏組件產(chan) 業(ye) 的重要裏程碑,實現了GW級鈣鈦礦電池激光解決(jue) 方案產(chan) 業(ye) 化領域的重大突破。
這一消息無疑是振奮人心的。
鈣鈦礦具有眾(zhong) 多優(you) 異的光電特性,如可調節的帶隙、高吸光係數、低激子束縛能、高載流子遷移率、高缺陷容忍度等;而且鈣鈦礦製備工藝簡單,可實現半透明、超輕、超薄、柔性等。關(guan) 鍵是,鈣鈦礦原材料來源廣泛且含量豐(feng) 富。
鈣鈦礦太陽能電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體(ti) 作為(wei) 吸光材料的太陽能電池。作為(wei) 具有巨大發展潛力的第三代光伏技術,鈣鈦礦光伏電池具有高能量轉化效率、低成本、輕便靈活等優(you) 勢,其理論極限轉換效率高於(yu) 晶矽電池和薄膜電池,製備成本較低,鈣鈦礦的轉換效率和成本優(you) 勢明顯,是目前最具產(chan) 業(ye) 化前景的新型薄膜太陽能電池。

在技術層麵,鈣鈦礦電池的輕質和柔性特點以及其理論可達相較晶矽太陽能電池更高的光電轉換效率等特性,使得鈣鈦礦電池技術成為(wei) 光伏行業(ye) 對其寄予厚望的技術發展方向。但是,鈣鈦礦的耐用性仍然是商用的一大障礙——矽太陽能電池板在使用25年後,仍能保持25%的功率輸出,但鈣鈦礦電池下降得很快。一旦鈣鈦礦的使用壽命超過10年,加上其製造成本低廉,就能在很多大型公用事業(ye) 場所替代矽基太陽能電池。
在政策層麵,光伏行業(ye) 是我國大力支持的戰略性新興(xing) 產(chan) 業(ye) ,受到國家產(chan) 業(ye) 政策的重點支持。近年來,在碳達峰、碳中和的頂層設計指引下,各項光伏行業(ye) 支持性政策頻出,推進光伏行業(ye) 的成長與(yu) 發展。從(cong) 2020年以來,鈣鈦礦相關(guan) 政策不斷增多,國家層麵出台相關(guan) 政策推動鈣鈦礦太陽能電池產(chan) 業(ye) 發展。多個(ge) 地區也對該產(chan) 業(ye) 給予了關(guan) 注,江蘇省、廣東(dong) 省等省份對薄膜太陽能電池行業(ye) 關(guan) 注度較高,為(wei) 產(chan) 業(ye) 發展提供了政策支持。一些地區也正在形成鈣鈦礦太陽能電池產(chan) 業(ye) 的聚集效應,如青島正與(yu) 國電投中央研究院合作,加快打造鈣鈦礦疊層電池製備與(yu) 小試產(chan) 線,並且成立了鈣鈦礦光伏技術創新中心。
目前,鈣鈦礦薄膜太陽能電池產(chan) 業(ye) 正加速推進,一大批優(you) 秀企業(ye) 先後啟動GW級產(chan) 線建設,據東(dong) 方財富證券研究所預測,2024年鈣鈦礦新增產(chan) 能4.22GW,2030年將達197GW,未來發展空間廣闊。
鈣鈦礦電池產(chan) 業(ye) 隨著技術創新的持續推進、產(chan) 業(ye) 鏈的進一步完善和市場需求的持續增長,有望帶動配套的激光設備行業(ye) 的發展。
比如上述京東(dong) 方在鈣鈦礦光伏產(chan) 業(ye) 化領域取得的重大突破,這其中就離不開青虹激光的助力——青虹激光為(wei) 京東(dong) 方提供鈣鈦礦產(chan) 線中的核心製程P0/P1/P2/P3激光劃線解決(jue) 方案。

除青虹激光之外,德龍激光、聯贏激光、大族激光、帝爾激光、傑普特、元祿光電等企業(ye) 均在鈣鈦礦光伏電池激光設備及工藝方案上有所投入,並取得了一些成果。比如:
德龍激光推出的鈣鈦礦薄膜太陽能激光綜合加工設備應用於(yu) 鈣鈦礦薄膜太陽能電池內(nei) 部串聯電路蝕刻及封裝清邊加工;
聯贏激光正在開展鈣鈦礦激光刻蝕工藝及多光路激光刻蝕工藝研發;
大族激光在鈣鈦礦技術領域,持續優(you) 化鈣鈦礦激光刻劃相關(guan) 設備工藝及性能,與(yu) 協鑫光電等行業(ye) 頭部客戶保持良好合作關(guan) 係;
帝爾激光則已成功將激光加工技術應用到PERC、TOPCon、IBC、HJT、鈣鈦礦等新型高效太陽能電池及組件上;
傑普特自主研發的鈣鈦礦模切設備可覆蓋鈣鈦礦電池生產(chan) 中P1至P4的激光模切以及激光清邊工藝,已經獲得客戶中試機、百兆瓦量產(chan) 線P1-P4 工藝段設備訂單,同時積極跟進行業(ye) GW級量產(chan) 線設備招標情況;
元祿光電則聯合華中科技大學研發了“20振鏡頭大幅麵鈣鈦礦高速激光刻蝕成套設備”,實現高效大麵積鈣鈦礦電池製造……
激光技術在鈣鈦礦電池產(chan) 業(ye) 中的應用前景較為(wei) 廣闊。鈣鈦礦電池產(chan) 業(ye) 的發展需要大規模、高效率的生產(chan) 技術。激光技術具有高精度、高速度、高重複性等優(you) 點,能夠適應鈣鈦礦電池大規模生產(chan) 的要求。
目前,激光加工技術在鈣鈦礦光伏電池產(chan) 業(ye) 的應用主要有激光劃線、膜層清除、激光清邊等工藝。
通過精確的激光劃線工藝,可以實現鈣鈦礦電池內(nei) 部電路結構的精準構建,將多個(ge) 子電池單元有效地串聯或並聯起來,提高電池的輸出電壓和電流,從(cong) 而提升整體(ti) 的光電轉換效率。隨著技術的不斷進步,激光劃線的精度和穩定性將進一步提高,能夠更好地滿足鈣鈦礦電池對高效結構設計的需求。
激光技術還可以對鈣鈦礦薄膜進行表麵改性處理,減少薄膜表麵的缺陷和雜質,降低光生載流子的複合率,進而提高電池的光電轉換效率。例如,利用激光退火等技術可以改善鈣鈦礦薄膜的結晶性和微觀結構,使其具有更好的光電性能。
不過,要實現激光技術在鈣鈦礦電池產(chan) 業(ye) 中的廣泛應用,還需要克服一些技術挑戰,如提高激光加工的精度和穩定性、降低設備成本、解決(jue) 激光對鈣鈦礦薄膜的損傷(shang) 等問題。但總體(ti) 而言,激光技術在鈣鈦礦電池產(chan) 業(ye) 中的應用前景廣闊,將為(wei) 鈣鈦礦電池的發展提供重要的技術支持。
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