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發布時間：2024-01-23 來源：元祿光電
在現階段技術路線、制備工藝并不確定的背景下，鈣鈦礦電池產業化之路仍面臨著重重阻礙，比如大面積效率低、穩定性差、結晶工藝的不確定性等。
1.1 大面積組件光電轉換效率低
目前鈣鈦礦電池實驗室效率進展迅速，但大多為1cm以下的小面積薄膜，隨著組件面積放大，電池效率不增反降。
為什么鈣鈦礦電池大面積效率損失嚴重？一是鈣鈦礦薄膜的大面積制備工藝不成熟，不夠均勻導致成膜質量差；二是大面積薄膜組件進行激光劃線后易產生電阻損耗、并產生死區。
針對這些問題，行業已形成初步解決方案。
工藝方面，大面積制備鈣鈦礦層主要采用狹縫涂布和蒸鍍兩種方式，但涂布法需要保證成膜過程中的化學一致性，真空蒸鍍生產成本較高，方法仍不夠完善。
設備方面，激光劃線產生電阻損耗、熱損傷、死區的解決思路主要包括添加隔離層、提高設備精度、優化劃線區域等。
1.2 組件穩定性差
鈣鈦礦電池吸光層的穩定性受環境因素影響，易水解、高溫易分解、溫度變化下相變、光照和氧氣作用下發生光致分解等；內部因素也在一定程度上造成了鈣鈦礦的不穩定性，電極材料常用貴金屬，但金屬原子易擴散造成吸光層分解，且鈣鈦礦材料離子特性明顯，易發生離子遷移，吸光層的碘離子也會腐蝕金屬電極。
關于易水解的問題，范斌給出了解釋，鈣鈦礦怕水，但是晶硅、碲化鎘也怕水，所以防水是一個共性問題，都是需要封裝，封裝好了就沒事。
封裝是為器件提供最外層的保護，目前業界普遍采用POE+丁基膠的封裝方式，基本解決了外部的水氧因素導致的衰減。
由于晶硅是金剛石結構，溫度達到1400℃才會溶解，而鈣鈦礦是離子型的晶體，二三百攝氏度就會分解，這似乎說明了鈣鈦礦高溫易分解的不穩定性。
但范斌認為，地球表面使用的光伏組件面臨的是85℃以下的溫度，在這種情況下，其實200多度和1400多度是等效的，所以未必能夠從這一點推出鈣鈦礦穩定性不如晶硅。
針對鈣鈦礦本身內部的不穩定，可以從材料和結構兩個方面進行優化，主要包括各個膜層的材料改性、界面工程、使用復合電極等手段。
范斌對鈣鈦礦的穩定性不乏信心，他認為充分解決好鈣鈦礦的工程化問題之后，鈣鈦礦的穩定性至少不會比晶硅差。
1.3 結晶工藝存不確定性
生產鈣鈦礦所使用的PVD、激光設備等在面板行業和傳統薄膜電池行業都有參照，但鈣鈦礦的結晶工藝是一個全新工藝過程，沒有類似參照物，不確定因素也隨之增加。
據東吳證券，結晶環節是組件尺寸放大和大規模連續制造所面臨的核心挑戰。晶體的尺寸、均一性和貫穿率直接體現了結晶環節的工藝水平，不均勻結晶會導致電池內部電阻率升高、轉換效率下降。
目前，行業內對于結晶的控制并沒有形成統一意見，范斌表示，這意味著所有從事鈣鈦礦研發量產的企業都必須自己開發出相對應的結晶方案。
目前各廠商開發出的方式有三種：一是在涂布環節進行結晶預處理、采用在線結晶方式改善后續晶體生長；二是先蒸鍍后涂布，利用有機組分擴散反應提高結晶質量；三是利用自身經驗儲備自研及改進結晶所用設備、退火爐等提高加熱均勻度。
