鈣鈦礦太陽能電池突破效率極限，但發揮其潛力仍具挑戰性——《華爾街日報》

作者：迪特爾·霍格2023年5月31日下午1:27（美國東部時間）|WSJ專業版德國勃蘭登堡牛津光伏工廠的鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池一體化生產線。圖片來源：牛津光伏新興太陽能技術有望降低歐美向可再生能源轉型的能源成本，但大規模應用仍存在障礙。

太陽能電池製造商牛津光伏上週表示，其工廠創下了商用尺寸太陽能電池的轉換效率紀錄，將28.6%的陽光轉化為電能，而傳統電池的最高轉換率為24%。同日，中國太陽能巨頭隆基宣佈其研究尺寸電池實現了31.8%的轉換率。更高的效率（以太陽光子轉化為瓦特的比率衡量）可降低太陽能發電成本。

作為牛津大學的衍生企業，牛津光伏與First Solar收購的Evolar及Saule科技等西方太陽能公司共同推進效率提升，這得益於名為鈣鈦礦的晶體礦物能增強現有硅基組件的效能。牛津光伏尚未實現商業規模的技術，是在硅太陽能電池上塗覆超薄鈣鈦礦層後再組裝成組件。理論上，這種疊層電池效率可達43%，而純硅電池極限僅為29%。

“硅材料已觸及瓶頸，”牛津光伏公司首席技術官克里斯·凱斯表示，“這種鈣鈦礦材料用十年時間就實現了硅材料耗費二三十年才達到的效能。”

牛津光伏表示，其位於德國勃蘭登堡的工廠正在生產平均效率達27%的電池，並預計每年提升約1個百分點。該工廠規模雖小，年產能僅100兆瓦，但具備擴展空間，公司計劃2024年擴大生產。目前正與組件製造商合作獲取行業認證，以期明年實現銷售。

太陽能分析師指出，得益於美歐政府補貼推動的太陽能投資擴張，鈣鈦礦太陽能板或將在本十年內實現商業化。更高效率的組件將加速全球能源轉型，因其發電所需屋頂和土地面積更少。國際能源署數據顯示，為實現2050年淨零排放目標，全球太陽能裝機量需從2021年的885吉瓦增至2030年的5000吉瓦以上。

太陽能技術進步之際，美歐正着力提升本土產能以降低對中國依賴——當前全球多數組件由中國供應。國際能源署統計，中國佔據全球超80%的太陽能板製造份額，其主導地位主要源於早期產業投資、出口導向戰略及低廉勞動力成本。

牛津光伏公司勃蘭登堡工廠正在生產的鈣鈦礦-硅疊層電池。圖片來源：牛津光伏太陽能分析師表示，鈣鈦礦太陽能板能很好地融入西方國家正在擴建的可再生能源製造體系，但他們提醒，過去曾有多種新型太陽能技術曇花一現。儘管鈣鈦礦面板的初始製造成本較高，但其能以更低能源價格和更小佔地面積吸引客户。

“歐美企業若僅憑成本與中國公司競爭將十分困難，因此提供更高成本但性能卓越的產品或許是個突破口，“新南威爾士大學工程學教授馬丁·格林表示。

但他同時指出，中國也在研發同類技術，且鈣鈦礦的耐久性擔憂阻礙了其商業化進程。 製造商需證明其面板能達到25-30年行業標準壽命，而格林指出測試顯示該電池數月內就會快速衰減。

牛津光伏首席技術官克里斯·凱斯在公司勃蘭登堡基地手持鈣鈦礦疊層電池。圖片來源：牛津光伏對此牛津光伏凱斯回應稱，公司設計的電池壽命已達到或超過25年，這通過户外全尺寸組件三年多的實測及長期穩定性預測驗證。在等待認證期間，他表示公司已在行業會議分享數據，並正與弗勞恩霍夫太陽能系統研究所合作開發疊層技術測試標準——因目前行業尚未確立統一規範。

“關於降解問題的討論由來已久，可追溯至鈣鈦礦太陽能技術的早期階段，”凱斯表示。

可再生能源巨頭Iberdrola全球技術與風險投資負責人迭戈·迪亞茲指出，鈣鈦礦技術雖令人矚目，但需對其耐久性和可靠性進行更多研究，才能為公用事業規模太陽能電站的應用鋪平道路。即便不考慮鈣鈦礦，他表示從現在到2030年間，太陽能行業發電成本預計將降低30%，這主要得益於主流硅材料每年約0.5個百分點的效率提升。

“太陽能已具備競爭力，無論該技術能否實現商業化，其競爭力都將繼續增強，”迪亞茲強調。

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