在新興光伏技術(shù)領(lǐng)域，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率取得難以置信的快速提高，從2006年的2%到2015年超過20.1%。根據(jù)英國IDTechEx公司的研究報告《2015-2025年鈣鈦礦太陽能電池崛起：技術(shù)、現(xiàn)狀與市場》預(yù)測，鈣鈦礦光伏市場將在2025年達(dá)到2.14億美元。

報告認(rèn)為，應(yīng)用主要體現(xiàn)在公共設(shè)施(串聯(lián)/混合電池)和智能窗/建筑光伏一體化(BIPV)。然而，進(jìn)展將低于預(yù)測，鈣鈦礦光伏技術(shù)尚未做好生產(chǎn)準(zhǔn)備，仍然疲于應(yīng)付如穩(wěn)定性和鉛毒性問題，因為鉛的替代物轉(zhuǎn)換效率低。

鈣鈦礦太陽能電池效率的快速提升使得可以把鈣鈦礦太陽能電池與領(lǐng)先的薄膜光伏技術(shù)，如碲化鎘(CdTe)、銅銦鎵硒(CIGS)和非晶硅(a-Si)太陽能電池相提并論。鈣鈦礦太陽能電池效率的提高意味著此種電池已經(jīng)超越已進(jìn)入市場的有機(jī)太陽能電池(OPV)、染料敏化太陽能電池(DSSC)和非晶硅太陽能電池。

IDTechEx公司認(rèn)為，由于鈣鈦礦材料具有寬禁帶隙，這將為與窄禁帶光伏材料匹配創(chuàng)造機(jī)會。因此產(chǎn)生一些額外的轉(zhuǎn)換效率，將對競爭激烈的市場產(chǎn)生影響，因為系統(tǒng)成本取決于轉(zhuǎn)換效率。

鈣鈦礦太陽能電池提供額外的附加值包括：柔性、半透明、量身定制的形狀因素、薄膜、輕重量和加工成本。這些功能開始削弱許多競爭對手技術(shù)的獨特性，使得這些競爭技術(shù)更難以進(jìn)入應(yīng)用市場。

解決技術(shù)難題的機(jī)會。然而，鈣鈦礦光伏技術(shù)還沒有作好商業(yè)化準(zhǔn)備，甚至器件結(jié)構(gòu)尚未定型。事實上，最初的鈣鈦礦僅被視作染料敏化太陽能電池的簡單變異體，即鈣鈦礦只是一種染料，但鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)是從染料敏化太陽能電池模式演變而來，成為一個新的潛在平面結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

IDTechEx公司認(rèn)為，鉛毒性增加了進(jìn)入市場的壁壘和實用風(fēng)險，特別是在歐洲。無鉛版本早已存在，但鉛的替代物導(dǎo)致電池效率大幅下降。目前兼顧轉(zhuǎn)換效率與無鉛化的平衡方案尚未達(dá)成，但正在進(jìn)行的研究充滿希望。

另一個問題是壽命，這是一個特殊挑戰(zhàn)，因為目標(biāo)應(yīng)用如公共設(shè)施和BIPV需要較長的壽命。不穩(wěn)定問題尚未完全解決。如果是外在因素，可以采用高性能柵欄如玻璃或應(yīng)用在OPV和OLED的柔性材料管理并隔離系統(tǒng)。如果是內(nèi)在因素，必須開發(fā)新的材料系統(tǒng)。(工業(yè)和信息化部電子科學(xué)技術(shù)情報研究所 黃慶紅)