浦江创新论坛｜范斌：全面启动钙钛矿光伏应用还需要一个坎

范斌博士，昆山协鑫光电材料有限公司董事长。

2024浦江创新论坛-节能低碳创新论坛于9月9日在上海市虹口区举行。

作为论坛嘉宾，昆山协鑫光电材料有限公司世界著名领先的钙钛矿技术企业、董事长范斌博士分享了“钙钛矿叠层零件产业化进展报告”的主题，并接受了ThePaper的采访。

当一束光照过来时，它可以发电。钙钛矿是一种可以像晶体硅一样进行光电转换的材料，可用于光伏发电。不同的是，钙钛矿具有更好的光电转换等特性。

也许十年、二十年后还会有别的选择，但是现在，有且仅有钙钛矿这种材料能实现(光电转换)效率的突破。 “事实上，光伏企业就像100年前的石油公司。”范斌说，这是一个巨大的市场。“光伏发电在中国的发电量中所占的比例只有0.1%。在过去的几年里，它已经达到了4%。我相信它将来会占70%以上。”

范斌表示，除了进一步提高钙钛矿光伏组件的光电转换效率和产品质量外，他还想做的是建造尽可能多的示范电站，然后运行足够长的时间。他认为，只有这样，所有客户才能相信钙钛矿可以像晶体硅一样稳定可靠。“毕竟实验室的模拟并不能代表现实中的所有工作条件。”建造和运行更多的示范电站。政府有关部门需要相关政策的鼓励和支持。

昆山协鑫光电材料有限公司成立于2019年，主要从事大规模钙钛矿光伏组件的研究、开发和量产，由协鑫、腾讯、淡马锡、红杉和IDG共同投资。

非钙钛矿不可？ 没有选择！

范斌说，钙钛矿物材料最大的价值在于高光电转换效率。“不是‘骑着灰尘’，而是唯一的选择。”“目前只有钙钛矿物可以实现(光电转换)效率的突破。”“远远超过自然光合作用的转换效率。”

范斌说，目前钙钛矿/晶硅叠层电池的光电转换效率已经接近35%，而麦田光合作用的转换效率在1%到2%左右。；甘蔗效率最高，约5%至6%。

钙钛矿既不是钙，也不是钛。它最初是由无机钛酸钙组成的天然矿物的名称，目前被用作一种材料的总称。目前，人们仍在不断开发和生成新的“配方”钙钛矿材料。虽然它们的成分不再是钛酸钙，但它们都有与钛酸钙相同的晶体结构。

一八三九年，古斯塔夫斯·罗斯·罗斯，柏林大学矿物学家（Gustavus Rose）天然钙钛矿被发现在欧亚两洲分界线乌拉尔山峰。

2024年SNEC上海光伏展协鑫光电展示的三个大尺寸钙钛矿组件产品分别为钙钛矿BIPV组件和钙钛矿晶硅叠层组件(效率26.36%@1.71) 平米）、钙钛矿单结件(效率为19.04%@2平方米)。

据《科技日报》报道，钙钛矿是一种具有相同晶体结构的“瓷器氧化物”的总称，其化学风格为ABX3。南开大学电子信息与光学工程学院教授罗景山介绍，钙钛矿大致可分为三类:复合金属氧化物钙钛矿、有机杂化钙钛矿和无机卤素钙钛矿。现在光伏中使用的钙钛矿一般是后两种。

晶体硅和钙钛矿可以作为光伏材料，实现光电转换。

“2016年，晶体硅在实验室的光电效率为26.8%，到今年，晶体硅在实验室的转换效率为27.3%。多年来，平均每年增长不到0.1%，基本上已经结束。”

“量产晶体硅的光电转换效率在22%到23%之间，显然无法上升，我们量产钙钛矿的转换效率可以达到26%到27%。如果我们把晶体硅叠在一起，做一个双结电池，我们相信我们可以达到35%以上的光电转换效率。”

协鑫光电是世界上第一家涉足钙钛矿的企业。

范斌说：“在钙钛矿业领域，协鑫光电现在被公认为世界上最好的公司，是第一梯队，而且只有我们一家。“从2013年开始，我们就开始深化大尺寸钙钛矿组件技术。经过十几年的积累，除了100兆瓦的生产线，2024年底将完成企业首个吉瓦级钙钛矿商业组件项目。""100兆瓦是指光伏组件，每年可生产100兆瓦的生产线。”

最大的挑战

据范斌介绍，晶体硅是从砂石等材料中提纯而成的材料，结构简单稳定，而钙钛矿是一种人工设计和合成的晶体，包括成千上万种材料，“复杂而敏感”。

但范斌并不认为“钙钛矿材料复杂敏感”是个大问题。比如他说铅酸电池稳定耐用，可以连续使用几年，但是锂电池已经逐渐被取代了。虽然锂电池在碰撞时会着火、燃烧甚至爆炸。锂电池的能量密度很高，风险也随之增加。有了锂电池，我们必须接受它的风险。钙钛矿材复杂敏感，需要更高水平的技术来控制。

钙钛矿与晶硅电池叠层后，能有效吸收不同波长的光线，提高整体光电转换效率。

虽然钙钛矿物材料仍然存在转换效率需要进一步提高、稳定性需要进一步提高的问题，但范斌认为，钙钛矿物产业化最大的挑战是没有人做过这件事。“以前不会有这样的行业” 。

他解释说，与晶体硅相关的光伏技术大多是从国外引进和进一步开发的，2009年实验室使用的太阳能电池是钙钛矿。只用了15年时间，我们就慢慢地在生产线上使用和生产了一个实验室里的东西，然后开始有一些早期的商业应用，完全是从零开始的。

范斌说:“我们必须通过一个大规模的传播和应用，也就是说，每个人都相信它可以使用它。因此，我们需要建造足够多的示范电站，运行足够长的时间，让更多的人看到并产生信任。“我们目前的100兆瓦生产线在2021年运行，然后在2021年开始慢慢进行示范验证。2023年，我们去青海建示范电站。”

范斌说，虽然现在光伏发电的成本比火电便宜20%左右，但是光伏发电有一个明显的问题，那就是白天太阳出来的时候只能发电，下雨天或者晚上不能发电。所以，光伏发电要想取代火电，就必须配合储能，把白天发出的电“储存”起来。但是这种费用会比火电费用高吗？解决办法是进一步降低光伏成本，进一步降低储能成本。这种情况需要进一步提高光伏材料的光电转换效率。未来的钙钛矿光伏组件可以部署在海上，部署在沙漠中，或者分布在屋顶上，或者玻璃幕墙内部。

2024年底将完成协鑫光电吉瓦级钙钛矿商业部件项目规划图。

他指出，每个人都有另一个顾虑。晶体硅非常稳定，一般可以使用25年或30年。相关投资回报以25至30年的产品使用寿命为主。那么，对于钙钛矿来说，我们也关注投资回报率:25年或30年来，它发出的电能每年都能收回吗？

范斌说：“我们不怕竞争。” 他对自己的R&D团队和公司有信心。他认为，更多企业的参与有利于整个技术生态的成熟。竞争带来的不仅仅是压力，还有产业链的完善和资本的聚集。“做的人越多，支持的供应商就越多，调用的资金量就越大，技术进步就越快。”

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