擋在鈣鈦礦太陽(yáng)能技術(shù)面前的攔路虎，正變得越來(lái)越少。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的誕生

具有鈣鈦礦相的有機(jī)無(wú)機(jī)雜化金屬鹵化物太陽(yáng)能電池（簡(jiǎn)稱“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池”）在過(guò)去十年中吸引了光伏行業(yè)眾多的關(guān)注目光。最早將這類鈣鈦礦材料應(yīng)用到電池上的是日本橫濱大學(xué)教授Tsutomu Miyasaka。2009年，他首次將有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化鈣鈦礦金屬鹵化物材料應(yīng)用于染料敏化太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)中，得到了光電轉(zhuǎn)換效率為3.8%的太陽(yáng)能電池。鈣鈦礦材料在光伏發(fā)電中的應(yīng)用太陽(yáng)能由此展開(kāi)。

此后十余年，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu)幾經(jīng)迭代，從材料到制備工藝日趨成熟，其實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破25.5%大關(guān)。因?yàn)殁}鈦礦太陽(yáng)能電池的高光電轉(zhuǎn)換效率和低成本，其巨大商業(yè)價(jià)值吸引世界各國(guó)爭(zhēng)先研發(fā)，力爭(zhēng)早日實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。但由于鈣鈦礦材料對(duì)于環(huán)境因素如溫度，濕度和紫外光等的敏感性，其穩(wěn)定性成為量產(chǎn)前的最后一道關(guān)卡。

纖納光電的突圍

成立于2015年的杭州纖納光電，在鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)換效率方面始終走在世界前列。2017年公司首次刷新鈣鈦礦小組件世界效率紀(jì)錄后，已連續(xù)6次刷新鈣鈦礦組件最高效率。最新成績(jī)20.2%（穩(wěn)態(tài)），由國(guó)際認(rèn)可的福建省計(jì)量科學(xué)研究院獨(dú)立認(rèn)證，是目前全球鈣鈦礦小組件最高效率。

在業(yè)內(nèi)人士看來(lái)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的認(rèn)證效率已能媲美晶硅太陽(yáng)能電池，轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)不是鈣鈦礦電池商業(yè)化應(yīng)用的制約因素。然而作為光伏產(chǎn)品使用，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池需要經(jīng)得起苛刻使用環(huán)境和時(shí)間的考驗(yàn)。只有當(dāng)光伏產(chǎn)品的穩(wěn)定性能夠保證在25年內(nèi)經(jīng)久耐用，才能給市場(chǎng)和終端客戶交上滿意的答卷。

眾所周知，鈣鈦礦對(duì)空氣和水分敏感，但這并不是最致命的問(wèn)題。封裝可以有效避免濕氣和氧氣對(duì)鈣鈦礦電池的破壞，但是光照對(duì)于鈣鈦礦電池的影響是不可避免的。光會(huì)引發(fā)多種可能影響器件效率長(zhǎng)期穩(wěn)定性的因素，比如升高的工作溫度，產(chǎn)生的應(yīng)力，光生電荷和光生電壓等。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池在光照下溫度上升，升高的器件工作溫度和過(guò)量的電荷兩者之間的協(xié)同作用會(huì)加劇離子遷移也會(huì)促進(jìn)缺陷的形成，從而導(dǎo)致鈣鈦礦電池效率加速衰減。

穩(wěn)定性測(cè)試的考驗(yàn)

在穩(wěn)定性方面，目前鈣鈦礦電池主要遵循由瑞士日內(nèi)瓦國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)制定的IEC 61215太陽(yáng)能電池檢測(cè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)涉及性能測(cè)試（Performance test）、環(huán)境箱老化測(cè)試（Chamber test）、電器安規(guī)測(cè)試（Electrical shock & Harzard tests）、機(jī)械應(yīng)力測(cè)試（Machanical stress tests）、戶外測(cè)試（Outdoor test）等。

IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)中包括常見(jiàn)的最大功率點(diǎn)的測(cè)試、低輻照度下的性能，還包括嚴(yán)苛的如光衰老化實(shí)驗(yàn)、冷熱循環(huán)試驗(yàn)、濕熱測(cè)試試驗(yàn)、紫外老化試驗(yàn)等加速模擬使用場(chǎng)景中的老化測(cè)試，用來(lái)評(píng)估組件在戶外長(zhǎng)期可靠性。一般認(rèn)為，通過(guò)IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的光伏組件在常規(guī)的天氣下預(yù)期使用壽命為25年。

據(jù)世紀(jì)新能源網(wǎng)了解，在穩(wěn)定性測(cè)試方面，主攻鈣鈦礦技術(shù)的學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)大部分測(cè)試結(jié)果均為上述提到的單項(xiàng)測(cè)試，到目前為止，僅有纖納光電公開(kāi)披露了其鈣鈦礦產(chǎn)品通過(guò)第三方測(cè)試的穩(wěn)定性報(bào)告，包括老化測(cè)試以及加嚴(yán)測(cè)試，在解決鈣鈦礦技術(shù)的穩(wěn)定性問(wèn)題方面獲得了突破性的進(jìn)展。

2019年，纖納光電的鈣鈦礦組件通過(guò)了IEC 61215:2016標(biāo)準(zhǔn)中四項(xiàng)環(huán)境箱老化測(cè)試，分別為冷熱循環(huán)測(cè)試、光衰老化測(cè)試、濕熱老化測(cè)試和紫外老化測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示，組件老化后的轉(zhuǎn)換效率均與初始值相當(dāng)。這是全球首例符合IEC 61215標(biāo)準(zhǔn)的鈣鈦礦組件的產(chǎn)品認(rèn)證，這意味著鈣鈦礦技術(shù)正式走出實(shí)驗(yàn)室，邁向市場(chǎng)，開(kāi)啟了新的征程。

2021年初，纖納的鈣鈦礦組件再次通過(guò)了紫外、濕熱和光衰三項(xiàng)核心耐老化加嚴(yán)測(cè)試。其中，紫外耐老化測(cè)試的總量為100 kWh，等同于IEC61215標(biāo)準(zhǔn)的6.5倍；濕熱耐老化測(cè)試3000 h，等同于IEC61215標(biāo)準(zhǔn)的3倍。兩項(xiàng)測(cè)試組件功率衰減均小于5%。在為鈣鈦礦組件量身定制的更嚴(yán)苛的加熱光衰老化測(cè)試中，在70 ℃ 老化溫度以及一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光1000 h持續(xù)照射后，組件功率基本維持在初始值。

上述兩項(xiàng)認(rèn)證結(jié)果代表著，纖納光電的鈣鈦礦組件穩(wěn)定性與其他已經(jīng)商業(yè)化的技術(shù)基本相當(dāng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了先前的穩(wěn)定性預(yù)期。

不過(guò)行業(yè)中也出現(xiàn)了對(duì)于鈣鈦礦穩(wěn)定性檢測(cè)的不同聲音，認(rèn)為鈣鈦礦產(chǎn)品參照的IEC 61215:2016穩(wěn)定性檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為早年在晶硅光伏組件為背景下設(shè)計(jì)使用的。由于晶硅和鈣鈦礦這兩種材料以及其對(duì)應(yīng)的光伏組件理化性質(zhì)的不同，使用晶硅太陽(yáng)能電池標(biāo)準(zhǔn)對(duì)待理化性質(zhì)都更為活潑的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池有失公允。行業(yè)需要在對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研發(fā)、生產(chǎn)和使用中總結(jié)和制定出針對(duì)鈣鈦礦產(chǎn)品的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，才能更好的對(duì)鈣鈦礦產(chǎn)品在實(shí)際使用環(huán)境下的壽命做更準(zhǔn)確的評(píng)估。

不管怎樣，在眾多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)的共同努力之下，被行業(yè)寄予厚望、號(hào)稱能改變光伏行業(yè)進(jìn)程的鈣鈦礦技術(shù)正在一步步搬掉面前的攔路虎。鈣鈦礦電池的未來(lái)，值得期待！