鈣鈦礦材料的光生載流子在材料中能“走”接近1000納米的距離。纖納光電的名字就取自這一數(shù)字。
不同于字面意思，作為光伏材料的鈣鈦礦，實(shí)際是指與鈣鈦礦（CaTiO3）晶體結(jié)構(gòu)類似的“ABX3”化合物。“相當(dāng)于一輛車在不踩油門的情況下能往前跑多遠(yuǎn)，跑得越遠(yuǎn)說(shuō)明車的損耗越小、開得越快。同樣的道理，一個(gè)電子產(chǎn)生后能在電池材料中擴(kuò)散多遠(yuǎn)，很大程度上決定了它的發(fā)電性能。”纖納光電聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO姚冀眾給上海證券報(bào)記者打了一個(gè)淺顯的比方，來(lái)闡釋鈣鈦礦材料之于光電轉(zhuǎn)化的“效率革命”。
(資料圖)
“纖納在做的事，正是利用這種新興的鈣鈦礦型有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料，來(lái)制作性價(jià)比更高的光伏組件。”用一只象征著太陽(yáng)的三足金烏作為公司Logo，在姚冀眾看來(lái)，高效率、低成本、應(yīng)用場(chǎng)景廣闊構(gòu)成了這只三足烏的“底座”；而他與顏步一、楊旸三位鈣鈦礦領(lǐng)域的“探路者”，則共同張開了纖納光電向陽(yáng)而行的“羽翼”。
隨著7月28日，纖納光電從浙江衢州生產(chǎn)基地將首批5000件α組件發(fā)往省內(nèi)工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站，公司正式敲開了鈣鈦礦光伏的應(yīng)用大門。姚冀眾欣喜地說(shuō)，鈣鈦礦商業(yè)化藍(lán)圖不再是海市蜃樓！
走沒(méi)人走過(guò)的路
當(dāng)記者在纖納光電位于杭州未來(lái)科技城的辦公室里見到姚冀眾時(shí)，他正在一場(chǎng)以光伏為主題的電話會(huì)上介紹公司情況。
“鈣鈦礦在2012年就已經(jīng)展現(xiàn)出很好的光電性能，不過(guò)那時(shí)候還沒(méi)有大規(guī)模的應(yīng)用。機(jī)緣巧合下，我慢慢接觸到這種新興材料，并且覺(jué)得未來(lái)這肯定會(huì)是一個(gè)大有前景的方向。”姚冀眾說(shuō)道。
于是，2015年從英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院畢業(yè)后，姚冀眾決定扎根才剛開始商業(yè)化探索的鈣鈦礦。拉著同樣從海外學(xué)成歸來(lái)的顏步一、楊旸，初生的纖納光電開始在無(wú)人可仿、無(wú)例可循的領(lǐng)域蹣跚起步，在新材料技術(shù)與制備工藝的循環(huán)創(chuàng)新中摸著石頭過(guò)河。
“這條路上我們一直是沖在前端的，每一次創(chuàng)新都覆蓋了從底層的基礎(chǔ)創(chuàng)新到實(shí)際商業(yè)應(yīng)用的完整鏈條。”姚冀眾對(duì)記者解釋道，“鈣鈦礦材料可以有成千上萬(wàn)種排列組合，而纖納要做的就是在其中找到兼顧轉(zhuǎn)換率最優(yōu)以及適合大規(guī)模生產(chǎn)的組合。實(shí)際生產(chǎn)中，兩者常會(huì)顧此失彼，因此需要不斷試驗(yàn)和摸索”。
“厚積”終于在2017年迎來(lái)“薄發(fā)”，纖納光電技術(shù)團(tuán)隊(duì)在一年內(nèi)三破世界紀(jì)錄。“2017年2月，我們以15.2%的轉(zhuǎn)換效率，首次打破了此前由日本保持的鈣鈦礦小組件效率的世界紀(jì)錄。”擔(dān)任公司CTO的顏步一向記者回憶，當(dāng)天大家一起吃了一頓火鍋來(lái)慶祝。
這樣的“火鍋”，纖納的高管們后面還吃了很多次。2020年底，經(jīng)太陽(yáng)能電池效率測(cè)試機(jī)構(gòu)日本電氣安全與環(huán)境科技研究所（JET）測(cè)試認(rèn)證，纖納光電自主研發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能小組件在穩(wěn)態(tài)功率輸出下的效率達(dá)到21.4%。這已是公司第7次刷新全球鈣鈦礦組件的最高效率。
過(guò)產(chǎn)業(yè)化激流
“去年初我們完成了C輪融資，由三峽資本領(lǐng)投。最近又陸續(xù)來(lái)了不少投資人，聽完我們的介紹都覺(jué)得太好了。”談及纖納光電兩年前在衢州正式落地的百兆瓦級(jí)鈣鈦礦基地，姚冀眾的語(yǔ)氣難掩驕傲，“這是國(guó)內(nèi)首條真正意義上商業(yè)化的鈣鈦礦產(chǎn)線。從實(shí)驗(yàn)室到規(guī)模化，我們一天都不敢松懈。”
幾個(gè)廠房間來(lái)回穿梭，長(zhǎng)期駐扎在衢州“盯”生產(chǎn)的顏步一，幾乎沒(méi)有停下過(guò)奔忙的腳步。他拿起手邊一瓶溶液向記者介紹：“這個(gè)像墨水一樣的東西，就是我們用來(lái)做鈣鈦礦電池的原料。生產(chǎn)鈣鈦礦電池薄膜的過(guò)程類似于報(bào)紙打印，我們把‘墨水’涂在基板的表面，最后再涂覆一層隔水隔油的材料，蓋上基板即完成生產(chǎn)。”
這樣的工藝特性，也賦予了鈣鈦礦電池更為豐富的應(yīng)用場(chǎng)景。“鈣鈦礦材料不僅可以簡(jiǎn)單地印刷在玻璃表面，制備玻璃基底的太陽(yáng)能電池，還可以印刷在其他材料，比如輕薄柔軟的塑料或者窗簾表面。具備大尺度彎曲能力的電池，得以將自己的觸手延伸至我們隨身的電子設(shè)備、日用家電智能設(shè)備以及光伏建筑一體化等。”顏步一表示，“與此同時(shí)，鈣鈦礦還可以制成彩色和半透明薄膜，從而實(shí)現(xiàn)不同的彩色效果。”
當(dāng)然，從“豐滿藍(lán)圖”走向?qū)嶋H生產(chǎn)的道路并非一片坦途。顏步一坦言：“盡管實(shí)驗(yàn)室里鈣鈦礦電池的理論轉(zhuǎn)化數(shù)據(jù)很漂亮，但由于是一種理想化的狀態(tài)，它們普遍成本高、面積小，和我們想做的商業(yè)化、大面積的鈣鈦礦模組還有很長(zhǎng)距離。”
如何將鈣鈦礦層均勻地涂抹于設(shè)備表面？如何突破鈣鈦礦易氧化、不耐高溫、衰減率高、壽命短等技術(shù)瓶頸？顏步一給出的回答是：“反復(fù)嘗試。我們通過(guò)不斷調(diào)整材料的配方和引入新的材料體系，來(lái)提高商業(yè)化鈣鈦礦模組的效率與穩(wěn)定性。”
從第三方數(shù)據(jù)來(lái)看，纖納光電已獲得全球首個(gè)IEC61215穩(wěn)定性認(rèn)證及多倍加嚴(yán)認(rèn)證。“成熟、穩(wěn)定的商用化能力是我們努力的方向，也是我們競(jìng)爭(zhēng)的壁壘。”姚冀眾信心滿滿地說(shuō)。
鈣鈦礦材料的另一核心競(jìng)爭(zhēng)力在于，其在制造成本和生產(chǎn)流程上的優(yōu)勢(shì)。鈣鈦礦對(duì)雜質(zhì)不敏感，通常98%左右純度的鈣鈦礦就可以用于制造效率超20%的電池。
“在單位能耗上，GW級(jí)的晶硅全產(chǎn)業(yè)鏈的能耗巨大，鈣鈦礦同樣規(guī)模產(chǎn)線的投資規(guī)模大概僅是前者的零頭。生產(chǎn)綠色能源的過(guò)程，也變得更加綠色。”顏步一表示，這也為鈣鈦礦下一步的大規(guī)模發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
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