1.項目背景

目前人類面臨著能源危機和環境污染等諸多問題，我國未來 15 年中，重要大宗礦產資源消費將在 2025 年前陸續到達峰值，一次能源消費將在 2030 年前后到達拐點，戰略性關鍵礦產資源消費將迎來快速增長期，2035 年中國作為全球能源和重要礦產資源第一消費大國、生產大國和貿易大國的地位和態勢將難以改變，需積極應對各種可能的挑戰，采用可再生能源代替傳統化石能源是解決這些問題的必要途徑和發展趨勢。

目前太陽能電池中的光電材料普遍使用的是硅材料，晶硅電池的光電能量轉換效率較高，但它的制造成本也高，而且在制作過程中需要消耗大量化石能源、產生污染環境的化學物質，于是發展新一代低成本太陽能電池成為了新的目標。經過幾十年發展，太陽能電池歷經了三代，分別是晶硅、薄膜、新型太陽能電池，鈣鈦礦電池是第三代太陽能電池的代表。鈣鈦礦是一種分子通式為ABX3的晶體材料，呈六面體或八面體形狀，光電轉換效率高，在光伏、LED等領域應用廣泛。鈦酸鍶（SrTiO?）作為一種典型鈣鈦礦型半導體材料，廣泛應用于精密電子、介電材料、先進陶瓷，以及光催化功能材料行業。

鈦酸鍶是一種化學穩定性優異的金屬氧化物，熔點為2060℃，相對密度5.13，折射率為2.409。鈦酸鍶晶體中O-2p軌道和Ti-3d軌道雜化導致生成顯著的共價鍵，Sr2+和O2-離子擁有離子鍵的性質，因此，鈦酸鍶具有離子共價鍵的性質，這就導致了其結構的獨特性，決定了該物質具有很好的電子材料的性能。鈦酸鍶拓撲分子極性表面積63.2，單晶鈦酸鍶基底晶格與大多數鈣鈦礦結構材料都有良好的晶格匹配性，它是很多氧化物薄膜和高溫超導體外延生長的良好基底。

2.項目摘要

項目在全球首次研發成功了形貌可控、光電轉換效率超過45%的納米二十六面體鈦酸鍶晶體和二十六面體中空籠狀鈦酸鍶晶體的基礎上，創新研發了流程簡單、能耗低、成本低、易放大且可以發電與制氫一體化的多面體鈦酸鍶聚光發電與催化制氫一體化成套技術與裝備，實現光電轉換效率45%和析氫速率6mmol/h，達到STH值為1.15%。

3.團隊優勢

中科院過程工程研究所段東平科研團隊在鈦酸鍶光電材料合成與光電轉換機理上做出了領先業績，在全球首次研發成功了形貌可控、光電轉換效率超過45%的納米二十六面體鈦酸鍶晶體和二十六面體中空籠狀鈦酸鍶晶體，并且在二十六面體鈦酸鍶光電轉換上形成了指標領先、成本領先、與國內制造能力匹配的成套制備技術方案。二十六面體鈦酸鍶具備的熔點高、晶面多、紫外光利用率高、光電轉換率高等優勢特征，在光伏發電和氫能技術的發展上將展示出獨特優勢，具有顯著的能源、環保和經濟效益，是最優質的綠色能源光電材料，因此亟需大力開發鈦酸鍶在光伏發電和氫能技術上的潛能，將是根本上解決氣候問題、霧霾以及酸雨等環境問題的有效手段。

4.項目主要建設內容

建設0.2 MW級多面體鈦酸鍶聚光發電與催化制氫一體化技術中試線；

建設首條10 MW級多面體鈦酸鍶聚光發電與催化制氫一體化技術示范線；

建設熱電廠升級改造太陽能聚光發電、氫源熱力示范基地，形成自主品牌。

5.項目預期可達到的市場價值

本項目2026年底實現批量制造百兆瓦級發電與制氫一體化成套裝備的能力，實現年產值5億元；

2030年底實現全國多面體鈦酸鍶聚光發電與催化制氫一體化技術總產值100億元。

6.社會效益

1）有利于地方經濟發展和創新基地建設

該項目建成后，將是全球首條0.2 MW級多面體鈦酸鍶聚光發電與催化制氫一體化示范線以及與熱電廠升級改造光伏發電示范基地，將會在短期內形成具有競爭實力的自主品牌，既可迅速在全國各地的太陽能發電、綠氫制備、煤電廠、熱電廠復制，又可推廣至我國西部的太陽能豐富地區實現產業的升級換代。依靠該項目的關鍵技術、核心技術實現產業化和規模化后，可以打造一個新型新能源技術的產業模式，在初創公司注冊地形成輻射全國乃至全球的成套裝備制造企業基地和服務各地需求的發電與制氫技術解決整體方案運營集團，預計在5年后將形成百億級的產值與估值，在同類市場中起到引領作用。

2）有利于推動“雙碳”目標下熱電產業平穩升級

在熱電、煤電產業升級改造發展方面，要貫徹落實《中共中央 國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》的精神和國務院《2030年前碳達峰行動方案》（國發〔2021〕23號文）的要求，推進經濟社會發展全面綠色轉型，加快構建清潔低碳安全高效能源體系，對電力產業結構進行深度調整。為實現碳中和，傳統的熱電、煤電大規模退出歷史舞臺具有必然性，本項目的實施可直接利用現有煤電廠、熱電廠的硬件設施、發電并網、供熱輸送，有利于完成熱電、煤電產業平穩升級，解決原有勞動人員的再就業難題，為社會提供更多就業崗位。

3）有利于統籌平衡經濟發展與能源轉型

在國際國內“雙碳”目標下，相比產業重組退出和節能減排等防御性和適應性反應，光伏發電和氫能技術等綠色技術創新是進取性反應，更能統籌平衡經濟發展與能源轉型兩大目標。綠色技術創新往往能帶來減碳目標之外的消費者剩余、能夠降低綠色產品溢價、縮小應對氣候變化成本，綠色技術創新可以和數字經濟緊密結合，帶動傳統行業的數字化進程，并在當地形成新的產業集群。

4）有利于建設“國際鍶研究高地”和“鍶高端產業策源地”

段東平科研團隊研發的鍶元素的增強效應、光電效應、親骨效應和同位素效應正在逐步展現出巨大的科學價值和產品價值，如果把研發團隊直接引入到本地，具備吸引人才和培養高端人才的能力，將引領全國鍶高端產業創新升級、增加本地鍶產業發展寬度和深度、提升本地高密度創新實力，5年后高值化產業集群將為本地創造100億元以上的經濟效益。