增效和降本是實現光伏平價上網的關鍵，作為主流光伏技術，晶硅市場份額超95%，盡管發電成本也在持續緩慢回落，但它的效率已越來越接近極限。如目前普遍使用的晶硅PERC技術，一般能達到22%左右轉化效率，其技術路線圖預期zui大量產效率接近24 %。留給晶硅組件經過提質增效降本的空間已經很小。

平價帶來的降本壓力，讓行業開始關注一種更低成本、更高效的電池結構：鈣鈦礦-硅異質結電池。

電池效率極限

專家預計，到2020年末，光伏電池的zui高效會經過鈣鈦礦-硅疊層串聯結構實現。

自2009年首次發現太陽能吸收特性以來，鈣鈦礦已成為光伏行業zui突出的研究課題之一。在過去五年中，隨著效率和穩定性的提高，鈣鈦礦光伏發電正在快速進入工業化階段。

圖1.與傳統的晶硅技術相比，鈣鈦礦光伏效率高提高

牛津光伏作為布局鈣鈦礦電池技術的制造商之一，將鈣鈦礦技術建立在傳統的156 mm × 156 mm硅太陽能電池之上。

圖2. 鈣鈦礦-硅異質結疊層電池的示例

使用低成本解決辦法、與鈣鈦礦結合可推動硅電池效率高提高到25-30%。2018年，牛津光伏公開了鈣鈦礦-硅疊層電池28.0%轉化效率，突破世界紀錄，經過了美國國家可再生能源實驗室 (NREL) 認證。

1.可靠性測試

鈣鈦礦電池商業化的一個關鍵挑戰是從實驗室尺寸擴張到 156 mm × 156 mm 的商業尺寸。2016 年，牛津光伏收購德國一家前薄膜電池制造廠家，并在廠家備有鈣鈦礦電池生產所需設備，現已成功將鈣鈦礦光伏技術用于大規模生產中。

2016 年以來，牛津光伏與合作伙伴一直在驗證該技術的可靠性。

商用尺寸鈣鈦礦-硅電池在牛津光伏德國試驗線生產

光伏組件的可靠性是度電成本(LCOE)的關鍵重要因素，顯著影響到組件發電量及環境效益。

光伏產品要保證 25 年的質量，要求進行機械載荷、熱循環和環境試驗(.H 1000、TC200、UV老化等)，并要求組件衰減達到特定的要求。為滿足25年使用年限預期，制造商一般設定比IEC61215更嚴苛的條件，如DH2000小時、TC600，測試標準是一般條件的兩到三倍。

2. 組件設計

對于任何電池技術，都要精心設計組件，以保護電池免受環境的影響。封裝材料的選擇、串焊技術及其背板的選擇都會影響組件的可靠性。另外，組件的選擇可以經過調優光吸收、降低電阻損失和雙面設計來增加發電量。

雙面組件可以將發電量提高10%以上。依靠自由調整鈣鈦礦吸收體的縫隙，鈣鈦礦-硅疊層電池首先經過提高效率來提高能量轉化率;再者經過調優鈣鈦礦-硅組件結構，設計雙面異質結還可以提高發電量。

3. 量產化進展

為加速鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池和組件量產技術的發展，牛津光伏今年與光伏設備供應商梅耶博格簽署了合作協議，首先在牛津光伏德國試驗廠家內安裝了一條100兆瓦硅異質結太陽能電池生產線，并安裝了鈣鈦礦電池生產設備，以制造鈣鈦礦-硅異質結電池和組件，并計劃到2020年底將鈣鈦礦疊層電池的產能擴大到250MW， 其主要目標是達到30%以上的產業化電池轉換效率。

另外，國內光伏企業對鈣鈦礦的布局也在加速鈣鈦礦電池的量產化進程。

杭州纖納光電首條20MW鈣鈦礦量產產線生產的鈣鈦礦組件(200cm-800cm)效率達到11.98%，打破了日本東芝公司保持的前世界紀錄。

今年2月，協鑫集團旗下蘇州協鑫納米科技有限公司首先建成10兆瓦級大范圍鈣鈦礦組件中試生產線，完成了相關材料合成及生產工藝的開發。領跑者創新論壇《2019首屆鈣鈦礦產業化大會》上，協鑫宣布并已開始100兆瓦量形成產線的建設工作，計劃于2020年實現鈣鈦礦光伏組件的商業化生產。在1241.16平方厘米的有效面積上，協鑫納米實用化鈣鈦礦組件效率達到了15.31%。

總結

2018年世界光伏裝機增長達到109GW，同時晶硅光伏組件價格快速下降，加上組件效率的穩步提高，使硅成為首選技術類型，并有效限制了其它非硅新技術獲得一定市場占有率。但是，隨著晶硅電池逐步接近達到實際效率極限，加上光伏電池成本的降低對整個系統成本影響越來越小極小，提高太陽能電池的效率幾乎成為降低成本提高效益唯一選擇。成本分析表明，硅太陽能電池結合鈣鈦礦太陽能電池技術，將顯著降低光伏系統的LCOE; 這對于加速太陽能的利用很重要。

圖5.牛津光伏鈣鈦礦-硅異質結技術與主流硅太陽能電池技術的LCOE對比

實現平價上網，光伏行業正關注著zui新的鈣鈦礦、異質結電池技術。

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