光伏產業的發展催生了一代又一代的新技術。曆經幾十年的選擇，單晶矽、多晶矽、薄膜太陽能逐漸占領了行業主流。
而近年來，一種被稱為“未來最佳光伏發電材料”的鈣鈦礦出現在人們的視野中，並迅速成為行業內關注的焦點。

研究發現，這種新型光伏技術不僅能夠有效代替晶矽，還能夠全麵降低光伏係統造價，使其低於火電成本。

全球不少國家對此表示重視，紛紛加大研發力度，力推鈣鈦礦的商業化應用。

近日，加州大學洛杉磯分校(UCLA)和中國組件製造商錦州陽光能源有限公司(Solargiga)共同發布聲明，稱其研究人員通過在鈣鈦礦層上添加咖啡因，將鈣鈦礦太陽能電池的熱穩定性和效率從17%提高至20%。

效率的提高使得鈣鈦礦的商業化更進一步。不少業內人士預計，隻需要兩至三年時間，鈣鈦礦就可以超過單晶。

最佳光伏發電材料出現

鈣鈦礦最早出現在2009年，此後，關於鈣鈦礦太陽能電池的研究便成為了光伏界的熱點話題。

作為一種新型的光伏器件，鈣鈦礦電池具有製備簡易、材料豐富、光電性能優異等特點，被稱為目前已發現的最佳光伏發電材料。

與市場上主流的晶矽材料相比，鈣鈦礦的材料結構在製備電池中更加具有優勢。它對於雜質並不敏感，因此對於純度的要求遠遠低於矽料純度。

更為重要的是，鈣鈦礦的原材料和技術都十分簡便易得。

目前的晶矽電池和薄膜太陽能電池基本上都是特定的一種或幾種材料，而鈣鈦礦電池則是一種化合物電池，有多達幾萬種原材料可供選擇。

此外，相比晶矽電池對矽料的需求，鈣鈦礦電池對於原材料的需求也要少得多。一塊72片電池的晶矽組件對矽的消耗量約為1公斤，而同等麵積的鈣鈦礦電池組件隻需要鈣鈦礦材料2克左右。

在轉換效率提升方麵，鈣鈦礦也更具空間。晶矽技術的效率提升經過了幾十年的時間，而鈣鈦礦的效率則在短短十年內快速提升，目前，鈣鈦礦電池的實驗室效率是中國科學院創造的23.7%，超過了多晶矽、碲化鎘和銅銦镓硒，僅次於單晶。

一旦技術取得更大突破，鈣鈦礦將以低於單晶產品一半的成本大規模應用到光伏發電領域中。屆時，鈣鈦礦或將成為新一代的光伏材料。

“喝咖啡”的鈣鈦礦新技術

成熟的鈣鈦礦電池具有超越晶矽材料的優勢，因為鈣鈦礦技術領域的創新一直層出不窮。

近日，在一篇剛剛發表的論文中，科學家們對鈣鈦礦太陽能電池效率的提高提出了新的方法。

美國加州大學洛杉磯分校材料科學與工程學院、錦州陽光能源公司的研究團隊觀察到，咖啡因中氧原子與鈣鈦礦材料中鉛離子的相互作用，能顯著提升鈣鈦礦太陽能電池的熱穩定性，將轉換效率從17%提升到20%。

據研究人員介紹，他們的靈感正是來自於喝咖啡可以提神。研究團隊采用加熱的方法將咖啡因添加到40個太陽能電池的鈣鈦礦層中，並使用紅外吸收光譜來確定咖啡因是否成功地與鈣鈦礦結合。

結果顯示，咖啡因中羰基的特征峰發生了移動，這意味著咖啡因已成功與鈣鈦礦結合。

隨後研究人員觀察發現，這種“喝過咖啡”的鈣鈦礦電池輸出功率提高了大約20%。這意味著，咖啡因可以幫助鈣鈦礦提高效率。

實際上，目前鈣鈦礦電池在實驗室中的效率已經與單晶相差無幾。資料顯示，單晶矽光電轉換效率的世界紀錄為26%，而鈣鈦礦也已經達到了24%左右。

不少研究者認為，按照現在的實驗室效率估算，再過兩三年，鈣鈦礦將十分有可能超過單晶。

毫無疑問，鈣鈦礦的出現，對於光伏行業來說將是一次新的技術革命。

鈣鈦礦有望成為光伏新主流技術

當下，全球光伏領域正處於邁入低價、平價上網的關鍵時期，而鈣鈦礦作為一種成本低、效率高的新興技術，將在未來的轉型過程中發揮著重要作用。

在全球範圍內，不少公司都不約而同提出了加速鈣鈦礦產業化的目標。

今年2月份，中國光伏龍頭企業協鑫集團旗下蘇州協鑫納米科技有限公司(以下簡稱“協鑫納米”)表示將計劃在2020年實現鈣鈦礦光伏組件的商業化生產。

目前，協鑫納米擁有一條10MW的試生產線，生產出的鈣鈦礦光伏組件為全球麵積最大，同時也是大麵積中效率最高的組件。

憑借領先的技術水平，協鑫納米已經開始了100MW量產生產線的建設工作。據介紹，在現有的技術水平下，這條100MW的生產線製造的鈣鈦礦組件成本預計將低於1元/W。

當產能繼續擴大到1000MW以上時，組件成本將進一步下降到0.7元/W。按照這一數值計算，光伏係統造價將低於3元/W，這也意味著光伏係統的發電成本將顯著低於火電。

眾所周知，光伏行業已經開始逐步過渡到了平價上網階段，鈣鈦礦技術的進步將在一定程度上降低光伏係統造價，推動全麵平價上網時代的到來。

目前的鈣鈦礦技術正在從實驗室走向商業化生產階段，自然也存在著不少技術難題。但作為全球最受矚目的新興光伏技術之一，鈣鈦礦的研究正在逐步加深，難題也將迎刃而解。

在全麵推動平價上網的當下，鈣鈦礦產業化的時機已經成熟，預計在未來的幾年中，鈣鈦礦將成為光伏行業新的主流技術。