如果對(duì)光伏行業(yè)有了解，一定知道鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（PSCs）。這是一類(lèi)利用鈣鈦礦型材料作為吸光層的新型化合物薄膜太陽(yáng)能電池，是具有ABX3結(jié)構(gòu)的晶體材料的總稱(chēng)，可選的材質(zhì)種類(lèi)眾多。如今，在即將于大阪舉行的2025年世博會(huì)上，日本正在開(kāi)始進(jìn)行鈣鈦礦的規(guī)模應(yīng)用，用于會(huì)場(chǎng)周邊的交通樞紐照明發(fā)電。筆者認(rèn)為，鈣鈦礦電池走到我們身邊的時(shí)間并不會(huì)太遙遠(yuǎn)，但仍要解決很多應(yīng)用問(wèn)題。

鈣鈦礦電池率先在日本投入規(guī)模應(yīng)用有跡可循。自鈣鈦礦電池概念自2012年出現(xiàn)以來(lái)，日本通過(guò)補(bǔ)貼和其他支持手段推動(dòng)鈣鈦礦超薄膜電池的研究和產(chǎn)業(yè)化。加上中國(guó)、歐美等地區(qū)的科研成果，如今的鈣鈦礦電池距離產(chǎn)業(yè)化只差臨門(mén)一腳。根據(jù)相關(guān)研究，鈣鈦礦單結(jié)電池理論功率轉(zhuǎn)換效率可達(dá)33%，鈣鈦礦—晶硅疊層電池理論功率轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到43%，鈣鈦礦—鈣鈦礦疊層理論功率轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到45%，遠(yuǎn)大于商用硅電池板18%至22%的功率轉(zhuǎn)換效率。對(duì)于光伏產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，光伏功率轉(zhuǎn)換效率每提高1%，對(duì)應(yīng)每千瓦時(shí)電成本下降5%到7%。2023年，加拿大和美國(guó)科研團(tuán)隊(duì)都成功制備出初具雛形的可商用鈣鈦礦電池，日本則攻克了鈣鈦礦電池里的微米級(jí)鈣鈦礦層制備技術(shù)，所制作電池的重量只有目前太陽(yáng)能電池的十分之一，厚度只有二十分之一。

根據(jù)相關(guān)規(guī)劃，積水化學(xué)和東芝等公司預(yù)計(jì)最早將于2025年開(kāi)始量產(chǎn)鈣鈦礦電池。日本政府也已撥出4億多美元預(yù)算，幫助企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)鈣鈦礦電池。日本政府在去年4月還放出豪言，計(jì)劃將在2030年普及以鈣鈦礦電池為核心的柔性太陽(yáng)能電池板，并且將太陽(yáng)能電池的光電功率轉(zhuǎn)換效率提升至35%。但是，愿景歸愿景，仍有三大難題阻礙鈣鈦礦電池發(fā)展。首先，相比于單晶硅和多晶硅，鈣鈦礦材料是一種離子材料，更容易受潮或氧化降解，對(duì)于需要持續(xù)工作10年以上乃至30年以上的電池來(lái)說(shuō)是個(gè)巨大的考驗(yàn)。其次，由于鈣鈦礦并不是一種晶體，所以電池越寬就越難形成薄而均勻的鈣鈦礦層，導(dǎo)致大面積尺寸電池的功率轉(zhuǎn)換效率低于20%，并且電池內(nèi)部短路等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換效率下降。最后，吉瓦級(jí)規(guī)模化生產(chǎn)鈣鈦礦電池依舊有難度。從目前的發(fā)展?fàn)顩r看，這三大難題的解決難度依次遞減，但仍然制約了鈣鈦礦電池應(yīng)用。

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