相信最近關注產業動態的朋友們，對“鈣鈦礦”這個名詞一定不陌生。2022年，國內圍繞鈣鈦礦領域的政策文件、產業落地、投融資活動更為活躍，今年8月18日，科技部等九部門印發《科技支撐碳達峰碳中和實施方案（2022―2030年）》，提出研發高效硅基光伏電池、高效穩定鈣鈦礦電池等技術，再次將鈣鈦礦這一新技術推至聚光燈下。在產業方面，寧德時代等非光伏企業紛紛布局鈣鈦礦電池項目，業內耕耘多年的領軍企業如協鑫光電已成為鈣鈦礦太陽能電池組件發展速度最快的企業之一，纖納光電于2022年2月，布局了全球首座鈣鈦礦光伏地面電站……這些都代表著鈣鈦礦正逐漸成為新能源產業的下一個關注熱點。

鈣鈦礦疊層太陽電池器件結構示意圖

那么鈣鈦礦為何這么受歡迎呢？主要是因為其光電性能優異，能夠極大程度地提高太陽能電池的能量轉換效率，同時具有工藝優勢。

第一代單晶硅太陽能電池的制備要求純度高達99.99%，生產過程復雜且能耗高、污染大；第二代薄膜太陽能電池的生產能耗成本雖然有所下降，但仍需要依賴銅、銦等貴金屬，而且還伴隨有劇毒的副產物產生；鈣鈦礦太陽能電池大多采用溶劑工藝，其原料多為液態，能在常溫下制備，是目前唯一采用溶液法就可以得到的高質量半導體。

而在轉換效率方面，晶硅技術的理論效率是29.3%，單結鈣鈦礦的理論效率是33%，多結鈣鈦礦可以達到47%。因此，這也反映了鈣鈦礦是一個合適且具有很大發展空間的光伏材料。在未來，鈣鈦礦太陽能電池可通過印刷技術制備大面積的柔性太陽能電池以及用于可穿戴智能設備。

鈣鈦礦太陽能電池器件

不過鈣鈦礦太陽能電池（perovskitesolar cells，簡稱 PSCs）的實用化當前仍面臨著許多挑戰。其中一點是目前報道的高效率器件，幾乎都使用貴金屬材料金或銀作為背電極，無疑大幅增加了器件成本，對PSCs實用化十分不利。另外，貴金屬電極與鈣鈦礦中的鹵素離子容易發生化學反應，這也是PSCs目前不夠穩定的重要因素之一。

因此當前的一大研究方向是使用碳材料取代貴金屬電極，碳材料具有疏水性，能在一定程度上保護鈣鈦礦免受環境水汽的侵蝕。更重要的是，碳材料由共價鍵組成，不會與鹵素離子發生任何化學反應。因此，碳基可印刷鈣鈦礦光伏（MPSCs）技術具有穩定性優異、低成本和高度可擴展性等顯著優勢，使其成為最有希望產業化的鈣鈦礦光伏技術之一。但由于碳材料的導電性不如金屬材料，于是不得不通過增加碳層厚度這一方法確保載流子的橫向傳輸，但這會導致電荷轉移動力學能量損失過大，使制備出的光伏器件效率降低，因此碳基鈣鈦礦電池的性能提升關鍵在于如何優化其電學特性，進一步提升器件性能。

碳基鈣鈦礦電池截面結構圖

在即將到來的2022年12月7-9日與珠海舉辦的“2022年全國新能源粉體材料暨增效輔材創新發展論壇（第二屆）”，粉體圈邀請了來自桂林電子科技大學材料科學與工程學院的張堅院長，現場分享報告“碳基可印刷鈣鈦礦光伏技術”，報告將重點介紹碳基可印刷鈣鈦礦光伏（MPSCs）的技術研發進展及其在低成本、高穩定光伏器件等領域的應用，并對相關技術發展進行了展望。主要報告內容：1）鈣鈦礦光伏技術；2）MPSCs技術與研究進展；3）鈣鈦礦光伏技術展望。

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報告人簡介

張堅，桂林電子科技大學材料科學與工程學院院長、教授、博士生導師，廣西八桂學者，廣西杰出青年基金獲得者。中科院長春應用化學研究所獲博士學位（1999-2004），在法國艾克斯-馬賽大學（2004-2005）、德國柏林洪堡大學（2005-2009）開展博士后研究，2009年受聘于中科院大連化學物理研究所“百人計劃”研究員（2009-2014）。主要從事鈣鈦礦光伏材料與器件、綠色高分子材料等領域的基礎與應用研究。主持國家自然科學基金（4項）、廣西創新研究團隊、廣西杰出青年科學基金、桂林市揭榜掛帥項目等科研項目。在Adv. Mater., Adv. Energy Mater.等國際高影響力SCI期刊發表論文180余篇；獲授權美國發明專利2件、中國發明專利10余件。曾任德國“洪堡學者”、遼寧省“百千萬人才工程”與首批“十百千高端人才引進工程”人選，科技部重點專項評審專家，教育部長江學者獎勵計劃評審專家等。現任中國可再生能源學會光化學專業委員會委員、全國材料新技術發展研究會常務理事、廣西化學化工類專業委員會常委、廣西本科高校材料類教指委委員、廣西自然科學基金委會評專家等。

珠海新能源論壇會務組

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