在現(xiàn)在的生活中，太陽能產(chǎn)品處處可見，人們用太陽能煮飯，還有太陽能熱水器等等，無處不見太陽能產(chǎn)品，當然，最重要的還是太陽能發(fā)電，但是目前的技術并不能讓人們很好利用太陽能發(fā)電。日前，科技部發(fā)布了《國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”等重點專項2019年度項目申報指南的通知》，按照國家重點研發(fā)計劃組織管理的相關要求，將“可再生能源與氫能技術”等重點專項2019年度項目申報指南予以公布。
據(jù)悉，科技部此次將調撥4.38億元經(jīng)費，以支持相關技術的發(fā)展。而太陽能作為“可再生能源與氫能技術”重點專項技術方向之一，是此次專項技術研發(fā)的重中之重。
新型太陽電池為重點
根據(jù)通知，“可再生能源與氫能技術”重點專項包括太陽能、風能、生物質能、地熱能與海洋能、氫能、可再生能源耦合與系統(tǒng)集成技術6個創(chuàng)新鏈(技術方向)。在這6個技術方向中，科技部將在2019年啟動24～45個項目，擬安排國撥經(jīng)費總概算約4.38億元。
作為發(fā)展最為成熟、潛力最大的可再生能源技術之一，新型太陽電池成為了本次重點專項扶持的主要技術方向。
科技部在《“可再生能源與氫能技術”重點專項2019年度項目申報指南》中提到，新型太陽電池關鍵技術研發(fā)瞄準國際最前沿，支持全新概念的創(chuàng)新研究，通過新概念技術研究帶動創(chuàng)新，引導太陽電池技術向國際并跑、領跑跨越方向發(fā)展，擬支持項目數(shù)為 3 項;除此之外，擬支持項目數(shù)均為 1~2 項。
由此可見，在六個技術方向中，新型太陽電池是重點扶持技術，這對太陽能發(fā)電的發(fā)展意義重大。在相關技術的進一步細分中，政策具體提到了新型電池的三個研究方向。
1. 高效穩(wěn)定大面積鈣鈦礦太陽電池關鍵技術及成套技術研發(fā)(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：為探索大面積太陽電池制備技術，開展穩(wěn)定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術研發(fā)。具體包括：大面積薄膜制備技術;大面積薄膜缺陷調控技術;大面積功能層界面結構和光電特性調控方法;大面積高效率高穩(wěn)定性器件制備技術;組件精密切割與連接技術。
考核指標：解決大面積鈣鈦礦電池穩(wěn)定性問題，獲得穩(wěn)定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術;大面積鈣鈦礦太陽電池效率≥19%(面積>20cm×20cm)，室溫 25℃，AM1.5 光照 1000 小時后，效率衰減≤10%。
2.新結構太陽電池研究及測試平臺(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：為了進一步推進非 PN 結激子型新型太陽電池的技術研發(fā)、完善電池的評估體系，建立成套具有普適性、規(guī)?；?、集成化、智能化等特點，并兼顧這類新型太陽電池的多元化需要的公共研究平臺。具體包括：關鍵材料模擬計算與器件仿真技術;新型太陽電池中普適性和差異性關鍵技術研究;新型太陽電池的關鍵制備設備及測試裝備;系統(tǒng)開展新型太陽電池的光吸收特性、載流子傳輸特性以及表界面特性等光電性能測試技術研究;針對電池種類不同，實現(xiàn)器件結構、功能層以及器件工藝的統(tǒng)一，設計和制備相應的標準化電池。填補我國新型電池公共制備和測試平臺的空白，成為國際權威的新型太陽電池測試認證平臺。
考核指標：兼顧非 PN 結激子型新型太陽電池的產(chǎn)業(yè)化需要，立足于其多元化特征，建設這類新型太陽電池的公共研究平臺;滿足 3 種以上的新結構太陽電池的通用化制備、測試。
3.新型太陽電池關鍵技術研發(fā)(共性關鍵技術類)
研究內(nèi)容：面向太陽電池多元化、高效率、低成本的需求，開展太陽電池的新原理、新概念、新材料以及新結構的研究工作。具體包括：太陽電池激子產(chǎn)生、分離、傳輸和復合的普適性原理;表界面鈍化和修飾技術;新型寬光譜、高吸收效率的吸光材料設計及制備技術;高性能太陽電池的新結構、新工藝以及大面積制備技術。
考核指標：獲得太陽電池普遍適用的新原理、新模型;獲得高性能寬光譜吸光材料，可見光光吸收效率超過 90%以上，具備良好的激子分離和載流子表界面?zhèn)鬏斝阅?，突破傳統(tǒng)太陽電池結構，獲得新結構太陽電池;光電轉換效率超過 10%(面積≥0.1cm 2 )，1000 小時光照后(光照條件：室溫 25℃，AM1.5，光強 1000W/m 2 )，效率衰減≤10%。
直擊產(chǎn)業(yè)技術痛點
了解光伏發(fā)電技術發(fā)展的業(yè)內(nèi)人士應該清楚，科技部給出的三個重點研究方向都是行業(yè)發(fā)展的痛點。如果這三個方面的技術痛點解決了，對光伏發(fā)電的成本下降、效率提升、技術更新?lián)Q代都會有積極影響。
首先從第一方面來看，作為第三代太陽能電池技術，鈣鈦礦太陽電池技術一直被視為未來可以取代晶硅電池的技術。而經(jīng)過多年來的發(fā)展，鈣鈦礦太陽電池技術得到了極大的提升，光電轉換效率不斷突破，峰值已經(jīng)接近于晶硅電池。加上鈣鈦礦太陽電池低成本的優(yōu)勢，其未來潛力不可限量。但盡管如此，鈣鈦礦太陽電池依然受到多個方面因素的限制，使得這類電池一直無法大范圍商業(yè)化。
目前鈣鈦礦太陽電池面臨的最主要的制約因素是“大面積”、“穩(wěn)定性”。而此次針對鈣鈦礦太陽電池的專項扶持里提到，要解決大面積鈣鈦礦電池穩(wěn)定性問題，獲得穩(wěn)定大面積鈣鈦礦電池關鍵技術及成套技術，核心就是要解決“大面積”、“穩(wěn)定性”問題。而如果解決了這兩項問題，鈣鈦礦太陽電池便可加速實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，為光伏發(fā)電帶來新的成本下降路徑。
其次，從建立新結構太陽電池研究及測試平臺來看，其對光伏電池技術有多重作用。一方面，隨著太陽能電池技術的多元化發(fā)展，技術方向越來越多樣，但是相關的設計、測試等標準卻往往跟不上節(jié)奏，對新技術的發(fā)展極為不利。而有了這樣一個針對新結構太陽電池的平臺，將對相關技術形成支撐作用，讓這些技術更快受到關注，其價值和潛力也會得到最為公正的評估。另一方面，該平臺對非 PN 結激子型新型太陽電池有較為重大的意義。眾所周知，目前的晶硅電池主要是通過內(nèi)部的PN 結來實現(xiàn)太陽光到電能的轉化。查詢資料顯示，激子型新型太陽電池是一種在提升電池內(nèi)部“電子-空穴對”轉換效率的技術，可以使得半導體吸收一個光子而產(chǎn)生多個激子，通過這種“多激子生成”相應提升太陽能電池的轉換效率。據(jù)了解，激子型新型太陽電池還可以擁有更廣的光吸收范圍，能更有效地將長波光轉換成可用電力。目前，相關的研究多數(shù)處于實驗室階段，但是相關研究非常具有潛力，一旦成熟，將為光伏發(fā)電帶來一場效率革命。
最后，從新型太陽電池關鍵技術研發(fā)方面來看，其最主要的關鍵就是開展太陽電池的新原理、新概念、新材料以及新結構的研究工作，與前兩項重點工作形成呼應。也與當下的光伏發(fā)電市場非常契合。目前，光伏電池越來越多樣，光伏組件的種類也開始百花齊放，其中最深層次的原因還是在于工藝的進步以及光伏發(fā)電基礎研究的進步。細看主要被支持的技術方向可以發(fā)現(xiàn)，幾乎包括了所有的太陽能電池改進方向。
太陽電池發(fā)電原理：太陽電池激子產(chǎn)生、分離、傳輸和復合的普適性原理;
電池工藝：表界面鈍化和修飾技術;
新型材料：新型寬光譜、高吸收效率的吸光材料設計及制備技術;
創(chuàng)新結構：高性能太陽電池的新結構、新工藝以及大面積制備技術。
觀察可以發(fā)現(xiàn)，當前大熱的雙面、HJT、N型、黑硅、PERC等業(yè)內(nèi)火熱的技術改進及方向，無一都包括在里面。簡而言之，只要是能夠提升太陽電池效率，降低電池成本的技術和工藝，就可以受到支持。
總體來看，三個方面的支持都非常有針對性，瞄準了光伏行業(yè)最為前沿的技術發(fā)展。其中尤其對鈣鈦礦太陽電池的發(fā)展意義重大。
鈣鈦礦電池迎來機遇
近年來，鈣鈦礦電池在我國的發(fā)展堪稱“飛速”，在國內(nèi)幾家企業(yè)的專注與努力之下，鈣鈦礦太陽電池與大規(guī)模商業(yè)化越來越近。
國內(nèi)企業(yè)杭州纖納光電科技有限公司在該領域深耕多年，并連續(xù)打破世界紀錄。2017年，杭州纖納光電三次打破世界紀錄，將鈣鈦礦光伏組件效率的世界紀錄從15.2%提升到17.4%。2018年7月，其鈣鈦礦小組件效率再創(chuàng)新高，達到17.9%，穩(wěn)態(tài)功率輸出效率達到17.3%。
作為鈣鈦礦太陽電池的主要推行者，杭州纖納光電在2019年迎來重大機遇。2019年4月，三峽資本以戰(zhàn)略投資者身份注資纖納光電。雙方將結合各自在行業(yè)內(nèi)的專長，積極探索鈣鈦礦光伏技術在各個領域的可能性。
協(xié)鑫在SNEC2019展出的鈣鈦礦組件
作為極具潛力的太陽電池，不止杭州纖納光電一家企業(yè)看到了鈣鈦礦電池的潛力。2019年2月，協(xié)鑫集團旗下的蘇州協(xié)鑫納米科技有限公司(簡稱協(xié)鑫納米)發(fā)布了其在鈣鈦礦光伏組件技術方面的突破性進展。協(xié)鑫納米已經(jīng)率先建成10MW級別大面積鈣鈦礦組件中試生產(chǎn)線，完成了相關材料合成及制造工藝的開發(fā)，并已開始100MW量產(chǎn)生產(chǎn)線的建設工作，計劃于2020年實現(xiàn)鈣鈦礦光伏組件的商業(yè)化生產(chǎn)。據(jù)悉，協(xié)鑫納米的10MW中試生產(chǎn)線所制造的鈣鈦礦光伏組件尺寸為45cm*65cm，光電轉化效率達到15.3%。這是全世界范圍內(nèi)最大面積的鈣鈦礦光伏組件，也是大面積鈣鈦礦組件效率的最高數(shù)值。
盡管鈣鈦礦已經(jīng)吸引了國內(nèi)多家企業(yè)的爭相布局，但是其大面積制備以及穩(wěn)定性一直是限制其發(fā)展的首要因素。而科技部此次針對這一痛點，立志解決大面積鈣鈦礦電池穩(wěn)定性問題，有望加速鈣鈦礦電池大規(guī)模商業(yè)化進程，為光伏發(fā)電成本下降作出貢獻。相信再過幾年到幾十年，當人類利用太陽能的技術很成熟的時候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會的使用，再當下就需要研究者更加努力研究新技術。
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