打造示范項目，建設重點實驗室，鍛造通用技術(shù)及試驗檢測平臺，推動產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新——

青島：讓鈣鈦礦太陽能電池加速“變現(xiàn)”

前不久，青島北岸產(chǎn)業(yè)投資控股有限公司115kWp鈣鈦礦分布式光伏示范項目在城陽建成投運。這是全省首個鈣鈦礦多技術(shù)應用、多場景融合的示范項目，項目直流側(cè)裝機容量達115kWp，今年預計將輸送超過300萬kWh的綠色電力，減少二氧化碳排放2465噸。

被稱為光伏“終極者”的鈣鈦礦太陽能電池，是一種新型化合物薄膜太陽能電池，具有高效率、低成本等優(yōu)勢。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，晶硅電池的理論效率為29．4％，單結(jié)鈣鈦礦電池理論效率為33％，鈣鈦礦／硅疊層電池理論效率可達45％－50％。

經(jīng)過十幾年基礎研究和產(chǎn)業(yè)化探索，鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)到了產(chǎn)業(yè)化前的關(guān)鍵“窗口期”。率先實現(xiàn)其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)、規(guī)?；瘧?，是地區(qū)綠色能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵抓手。

當前，青島正加快建設“10＋1”創(chuàng)新型產(chǎn)業(yè)體系，要實現(xiàn)2027年綠色能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模達到500億元的目標，鈣鈦礦電池就是重點發(fā)力的細分賽道之一。

通過打造示范項目、建設重點實驗室、鍛造通用技術(shù)及試驗檢測平臺、推動產(chǎn)學研協(xié)同創(chuàng)新等方式，青島正在讓鈣鈦礦太陽能電池相關(guān)技術(shù)從實驗室邁向場景化應用，率先實現(xiàn)“變現(xiàn)”。

青島貢獻全省42％的鈣鈦礦相關(guān)專利

山東新能源裝機量居全國第一，但是產(chǎn)業(yè)鏈還不夠強大。大力發(fā)展鈣鈦礦太陽能電池，是全省實現(xiàn)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展換道超車的關(guān)鍵。搶抓機遇，去年初，山東發(fā)布全國首個鈣鈦礦電池專項支持政策，推動鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

而省科技廳等部門牽頭印發(fā)的《關(guān)于推進鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實施方案》也提出，今年要實現(xiàn)鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力顯著提高，在大面積、高光電轉(zhuǎn)換效率、長壽命等方面取得長足進步，具備規(guī)模化（百MW級）制備高效率、平米級鈣鈦礦太陽能電池組件的能力。該方案還明確，到2027年，鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)布局持續(xù)優(yōu)化，形成具有較強協(xié)同效應的鈣鈦礦太陽能電池“材料－設備－電池－組件”全產(chǎn)業(yè)鏈條，具備大規(guī)模（GW級）制備高效率、平米級鈣鈦礦太陽能電池組件的能力，與電力、建筑等行業(yè)融合的市場機制、商業(yè)模式日趨成熟，成為推動能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的重要支撐。

青島要發(fā)揮龍頭引領(lǐng)作用。來自青島市科學技術(shù)信息研究院的調(diào)研報告顯示，青島在鈣鈦礦電池領(lǐng)域集中了全省大部分科研機構(gòu)和高層次人才，部分領(lǐng)域研發(fā)水平位列國內(nèi)第一梯隊，貢獻了全省42％的相關(guān)專利。

該報告顯示，從前沿創(chuàng)新來看，青島頗具研發(fā)實力。中國科學院青島生物能源與過程研究所（以下簡稱“青島能源所”）擁有國內(nèi)最早的鈣鈦礦電池研究課題組之一，掌握了鈣鈦礦電池中所涉及的穩(wěn)定劑、鈍化劑、傳輸層材料等自主知識產(chǎn)權(quán)的制備技術(shù)，已經(jīng)與我國領(lǐng)域內(nèi)頭部企業(yè)開展了系列橫向合作；青島科技大學在鈣鈦礦電池穩(wěn)定性、鉛泄漏防護、高效空穴傳輸材料等方面開展了系列研究；中國石油大學（華東）與華納集團共建了鈣鈦礦光伏電池研發(fā)中心；山東大學（青島）開展有機鹵化物鈣鈦礦電池、含碳材料鈣鈦礦電池等研究，并在非鉛鈣鈦礦發(fā)光材料等領(lǐng)域有深入探索……

在產(chǎn)業(yè)布局方面，青島四方思銳等企業(yè)正圍繞鈣鈦礦電池專用設備等進行研發(fā)。

無論是研發(fā)還是產(chǎn)業(yè)化，在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域走在前列、在全省發(fā)揮引領(lǐng)作用，青島都責無旁貸。

圍繞科研鏈、產(chǎn)業(yè)鏈進行“雙鏈”布局

有專家指出，目前，鈣鈦礦太陽能電池仍面臨鈣鈦礦材料穩(wěn)定性等基礎研究問題，面臨產(chǎn)業(yè)化大面積制備效率降低、專有化生產(chǎn)試驗設備欠缺等工程化問題。

推進產(chǎn)業(yè)化，就要貫通“基礎研究－共性技術(shù)－產(chǎn)業(yè)示范”的全鏈條，在科研鏈、產(chǎn)業(yè)鏈進行“雙鏈”布局，以建平臺等方式，推動高校院所、科技企業(yè)以產(chǎn)學研協(xié)同的方式開展產(chǎn)業(yè)攻關(guān)和鏈式發(fā)展。

去年，省科技廳布局實施“鈣鈦礦太陽能電池”科技示范工程，組織山東能源集團、國家電投集團、青島能源所等6家高校院所協(xié)力攻關(guān)，全力開展鈣鈦礦太陽能電池單結(jié)百兆瓦中試線、鈣鈦礦／晶硅疊層兆瓦級小試線、鈣鈦礦太陽能電池通用技術(shù)平臺建設工作。其中，鈣鈦礦／晶硅疊層兆瓦級小試線、鈣鈦礦太陽能電池通用技術(shù)平臺兩個項目均在青島布局。

目前，國家電投中央研究院牽頭建設的“疊層兆瓦級小試線”，廠務系統(tǒng)自控調(diào)試工作已基本完成，進入試運行驗證階段；主體設備全部到齊，磁控濺射、熱蒸發(fā)、原子層沉積完成單膜均勻性的調(diào)試，正進行狹縫涂布設備調(diào)整，即將貫通實現(xiàn)出片；開展2．5cm2級電池片的穩(wěn)定轉(zhuǎn)化效率達29％以上，已基本具備從總部實驗室向小試線復制轉(zhuǎn)移條件。

支持青島能源所建設鈣鈦礦電池通用技術(shù)開放平臺，青島加強產(chǎn)業(yè)政策支持與示范帶動，鼓勵相關(guān)院所、高校、企業(yè)攜手進行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，重點突破鈣鈦礦太陽能電池實驗放大與穩(wěn)定性等系列技術(shù)，促進鈣鈦礦太陽能電池規(guī)?；苽渑c多場景示范，形成協(xié)同聯(lián)動的工作格局。

目前，鈣鈦礦電池通用技術(shù)開放平臺已實現(xiàn)穩(wěn)定運行。青島能源所相關(guān)負責人介紹，一方面，該平臺具備了單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池組件（30cm＊40cm尺寸）的制備能力，具備針對光伏器件的效率和穩(wěn)定性測試能力。平臺近期還升級了一臺鈣鈦礦結(jié)晶設備、自主設計研發(fā)完成了一臺氣體輸運沉積設備，在設備方面為鈣鈦礦太陽能電池筑基。另一方面，該平臺“對外”服務，為山東能源集團技術(shù)人員開展了為期一個月的培訓；為山東大學、青島科技大學等單位提供了效率和穩(wěn)定性測試等公共服務。“我們要利用平臺優(yōu)勢，匯聚人才和成果，為單結(jié)、疊層線提供技術(shù)支撐和驗證，同時為省內(nèi)企業(yè)、高校院所鈣鈦礦技術(shù)發(fā)展提供必要的測試服務。”該負責人表示。

現(xiàn)在，青島能源所的傳輸層材料體系已在多家鈣鈦礦企業(yè)驗證，將協(xié)助山東能源集團重點解決鈣鈦礦組件的戶外穩(wěn)定性問題；與國電投進行全干法疊層制備工藝聯(lián)合開發(fā)；與青島地鐵對接，探討軌道交通相關(guān)場景產(chǎn)品開發(fā)和應用示范……

能源轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)“雙碳”目標的關(guān)鍵，可再生能源是未來能源的主體，預計2050年在全球能源消費占比將達到三分之二。其中，太陽能必然是可再生能源的重要組成部分。以新一代薄膜光伏尤其是以鈣鈦礦為代表的光伏電池，是國際上太陽能光電發(fā)展的重點。

下一步，青島還將在創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)化兩個方面協(xié)同發(fā)力，進一步完善平臺服務，推動戶外示范項目建設，加速推動關(guān)鍵材料、設備、工藝技術(shù)向相關(guān)企業(yè)轉(zhuǎn)化。隨著產(chǎn)學研協(xié)同的深入，青島鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)鏈條將持續(xù)發(fā)展完善，在全省放大引領(lǐng)帶動作用。（青島日報／觀海新聞記者 耿婷婷）