效率的提升,尤其鈣鈦礦與鈣鈦礦疊層電池的效率突破,正在帶來更大想象空間,而與晶硅相比,低成本則看起來更像是它與生俱來的天賦。
與復雜工序和烈焰灼燒下誕生的硅片不同,制備工藝簡單的鈣鈦礦在介于室溫與100度之間的環境里,安靜地出生于實驗室的瓶瓶罐罐里。
某種程度上,它很像菜品的研發,起初,食材只有三四種,后來隨著口味需求提升,不斷有新調料加進來,菜名保持不變,但變得更好吃了。
現在,要生成性能更優的鈣鈦礦晶體,化工原材料已經由之前的幾種增至十幾種,即便如此,這一部分也只占去鈣鈦礦太陽能電池總成本的5%。
晶硅永遠只是晶硅,而生就便宜的鈣鈦礦卻擁有根據需求不斷優化的可能,從材料本身來看,鈣鈦礦已經勝過一籌。
而生產制造工藝與晶硅太陽能電池龐大的流程身軀比,則更顯身段輕盈。
硅料、硅片、電池、組件,晶硅太陽能電池每個環節都有大廠從事生產——硅料大佬有通威和協鑫;行業市值最高的隆基穩坐硅片第一把交椅;通威、晶科、天合在電池環節享有話語權;最沒含金量的組件領域,也有阿特斯等大公司坐鎮。
這是個非常昂貴的事情,它意味著產品通常要在供應鏈停留多個工廠數個環節,這些工廠分布在全國各地,從硅料到組件,走完流程最快也需三天。
但諸如昆山協鑫光電這樣的頭部鈣鈦礦公司,卻已能將整個產業鏈價值高度濃縮在一個100兆瓦的單一工廠里,把從玻璃、膠膜、靶材、化工原料進入到組件成型的全過程,控制在45分鐘之內——

✪ 目前國內鈣鈦礦太陽能領域商業化進程走得最快的昆山協鑫光電,可以把整個生產過程控制在45分鐘之內。
鈣鈦礦溶液在實驗室的瓶瓶罐罐里合成后,被送至生產線;帶有正電極的玻璃經過自動化清洗后,進行第一道真空鍍膜、激光劃線,刻出第一道槽,涂布(Coating)鈣鈦礦,之后結晶,再以激光刻出第二道槽,實現串聯。
真空鍍上背電極(PVD)后,開始第三道激光劃線,第四道激光清邊,完成后裝背板,加熱之間的膠膜,使玻璃與前述材料粘在一起,形成夾心結構,一個前后玻璃、中間夾有鈣鈦礦和電極的組件就此完成。
事實上,因為涂布和PVD工藝的應用,讓鈣鈦礦太陽能電池的生產制造更接近面板行業。
如同鹽水蒸發留下鹽粒,涂布是將鈣鈦礦溶液涂在玻璃基板上,然后通過加熱或其他手段使溶液揮發,晶體就會鋪展在玻璃上,肉眼看,是鏡面,顯微鏡下,則是幾百納米晶體,像蜂巢一樣拼合在一起,結構越均一,效率越高。
這是整個工藝中含金量最高也是難度最大的環節,需要在絕對無塵的超凈間完成,除了涂布法,物理手段的真空沉積法也被應用,但前者是量產化和商業化最適合的方式,已是行業主流共識。