擋在鈣鈦礦太陽能技術(shù)面前的攔路虎，正變得越來越少。

鈣鈦礦太陽能電池的誕生

具有鈣鈦礦相的有機無機雜化金屬鹵化物太陽能電池（簡稱“鈣鈦礦太陽能電池”）在過去十年中吸引了光伏行業(yè)眾多的關(guān)注目光。最早將這類鈣鈦礦材料應(yīng)用到電池上的是日本橫濱大學教授Tsutomu Miyasaka。2009年，他首次將有機-無機雜化鈣鈦礦金屬鹵化物材料應(yīng)用于染料敏化太陽能電池的結(jié)構(gòu)中，得到了光電轉(zhuǎn)換效率為3.8%的太陽能電池。鈣鈦礦材料在光伏發(fā)電中的應(yīng)用太陽能由此展開。

此后十余年，鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)幾經(jīng)迭代，從材料到制備工藝日趨成熟，其實驗室光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)突破25.5%大關(guān)。因為鈣鈦礦太陽能電池的高光電轉(zhuǎn)換效率和低成本，其巨大商業(yè)價值吸引世界各國爭先研發(fā)，力爭早日實現(xiàn)量產(chǎn)。但由于鈣鈦礦材料對于環(huán)境因素如溫度，濕度和紫外光等的敏感性，其穩(wěn)定性成為量產(chǎn)前的最后一道關(guān)卡。

纖納光電的突圍

成立于2015年的杭州纖納光電，在鈣鈦礦光電轉(zhuǎn)換效率方面始終走在世界前列。2017年公司首次刷新鈣鈦礦小組件世界效率紀錄后，已連續(xù)6次刷新鈣鈦礦組件最高效率。最新成績20.2%（穩(wěn)態(tài)），由國際認可的福建省計量科學研究院獨立認證，是目前全球鈣鈦礦小組件最高效率。

在業(yè)內(nèi)人士看來，鈣鈦礦太陽能電池的認證效率已能媲美晶硅太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)不是鈣鈦礦電池商業(yè)化應(yīng)用的制約因素。然而作為光伏產(chǎn)品使用，鈣鈦礦太陽能電池需要經(jīng)得起苛刻使用環(huán)境和時間的考驗。只有當光伏產(chǎn)品的穩(wěn)定性能夠保證在25年內(nèi)經(jīng)久耐用，才能給市場和終端客戶交上滿意的答卷。

眾所周知，鈣鈦礦對空氣和水分敏感，但這并不是最致命的問題。封裝可以有效避免濕氣和氧氣對鈣鈦礦電池的破壞，但是光照對于鈣鈦礦電池的影響是不可避免的。光會引發(fā)多種可能影響器件效率長期穩(wěn)定性的因素，比如升高的工作溫度，產(chǎn)生的應(yīng)力，光生電荷和光生電壓等。

鈣鈦礦太陽能電池在光照下溫度上升，升高的器件工作溫度和過量的電荷兩者之間的協(xié)同作用會加劇離子遷移也會促進缺陷的形成，從而導致鈣鈦礦電池效率加速衰減。

穩(wěn)定性測試的考驗

在穩(wěn)定性方面，目前鈣鈦礦電池主要遵循由瑞士日內(nèi)瓦國際電工委員會(IEC)制定的IEC 61215太陽能電池檢測認證標準，該標準涉及性能測試（Performance test）、環(huán)境箱老化測試（Chamber test）、電器安規(guī)測試（Electrical shock & Harzard tests）、機械應(yīng)力測試（Machanical stress tests）、戶外測試（Outdoor test）等。

IEC 61215標準中包括常見的最大功率點的測試、低輻照度下的性能，還包括嚴苛的如光衰老化實驗、冷熱循環(huán)試驗、濕熱測試試驗、紫外老化試驗等加速模擬使用場景中的老化測試，用來評估組件在戶外長期可靠性。一般認為，通過IEC 61215標準認證的光伏組件在常規(guī)的天氣下預期使用壽命為25年。

據(jù)世紀新能源網(wǎng)了解，在穩(wěn)定性測試方面，主攻鈣鈦礦技術(shù)的學術(shù)機構(gòu)大部分測試結(jié)果均為上述提到的單項測試，到目前為止，僅有纖納光電公開披露了其鈣鈦礦產(chǎn)品通過第三方測試的穩(wěn)定性報告，包括老化測試以及加嚴測試，在解決鈣鈦礦技術(shù)的穩(wěn)定性問題方面獲得了突破性的進展。

2019年，纖納光電的鈣鈦礦組件通過了IEC 61215:2016標準中四項環(huán)境箱老化測試，分別為冷熱循環(huán)測試、光衰老化測試、濕熱老化測試和紫外老化測試，測試結(jié)果顯示，組件老化后的轉(zhuǎn)換效率均與初始值相當。這是全球首例符合IEC 61215標準的鈣鈦礦組件的產(chǎn)品認證，這意味著鈣鈦礦技術(shù)正式走出實驗室，邁向市場，開啟了新的征程。

2021年初，纖納的鈣鈦礦組件再次通過了紫外、濕熱和光衰三項核心耐老化加嚴測試。其中，紫外耐老化測試的總量為100 kWh，等同于IEC61215標準的6.5倍；濕熱耐老化測試3000 h，等同于IEC61215標準的3倍。兩項測試組件功率衰減均小于5%。在為鈣鈦礦組件量身定制的更嚴苛的加熱光衰老化測試中，在70 ℃ 老化溫度以及一個標準太陽光1000 h持續(xù)照射后，組件功率基本維持在初始值。

上述兩項認證結(jié)果代表著，纖納光電的鈣鈦礦組件穩(wěn)定性與其他已經(jīng)商業(yè)化的技術(shù)基本相當，遠遠超過了先前的穩(wěn)定性預期。

不過行業(yè)中也出現(xiàn)了對于鈣鈦礦穩(wěn)定性檢測的不同聲音，認為鈣鈦礦產(chǎn)品參照的IEC 61215:2016穩(wěn)定性檢測標準為早年在晶硅光伏組件為背景下設(shè)計使用的。由于晶硅和鈣鈦礦這兩種材料以及其對應(yīng)的光伏組件理化性質(zhì)的不同，使用晶硅太陽能電池標準對待理化性質(zhì)都更為活潑的鈣鈦礦太陽能電池有失公允。行業(yè)需要在對鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)、生產(chǎn)和使用中總結(jié)和制定出針對鈣鈦礦產(chǎn)品的測試標準，才能更好的對鈣鈦礦產(chǎn)品在實際使用環(huán)境下的壽命做更準確的評估。

不管怎樣，在眾多科研機構(gòu)和企業(yè)的共同努力之下，被行業(yè)寄予厚望、號稱能改變光伏行業(yè)進程的鈣鈦礦技術(shù)正在一步步搬掉面前的攔路虎。鈣鈦礦電池的未來，值得期待！