刷新世界紀錄 鈣鈦礦轉換效率再創(chuàng)新高 鈣鈦礦電池突出優(yōu)勢

• 李波 2023年11月6日 來源：中研普華集團、央視財經(jīng)、中研網(wǎng) 456 23
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據(jù)央視新聞報道，11月3日，2023全球硬科技創(chuàng)新大會在西安開幕，開幕式上，一系列重大科技成果發(fā)布。其中一項是由我國光伏企業(yè)自主研發(fā)的晶硅-鈣鈦礦疊層太陽能電池，它以33.9%的光電轉換效率刷新該領域世界紀錄。

據(jù)央視新聞報道，11月3日，2023全球硬科技創(chuàng)新大會在西安開幕，開幕式上，一系列重大科技成果發(fā)布。其中一項是由我國光伏企業(yè)自主研發(fā)的晶硅-鈣鈦礦疊層太陽能電池，它以33.9%的光電轉換效率刷新該領域世界紀錄。

根據(jù)國際權威機構的最新認證，中國企業(yè)自主研發(fā)的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達到33.9%，打破了此前由沙特研究團隊創(chuàng)造的33.7%的紀錄，成為目前全球疊層太陽能電池效率的最高紀錄。

西部證券指出，與晶硅電池相比，鈣鈦礦電池潛力較大。第三代太陽能電池技術鈣鈦礦電池相對于晶硅類電池具有兩個優(yōu)勢，一是轉換效率高，且效率提升速度更快，三節(jié)鈣鈦礦疊層電池的理論效率可達到50%，與目前主流的25%左右電池技術相比空間較大，二是鈣鈦礦原材料易得且制造產(chǎn)業(yè)鏈明顯縮短，其產(chǎn)業(yè)化潛力較大。

國海證券認為，設備、材料端已有諸多國內(nèi)企業(yè)布局，把握“從0到1”過程中的先發(fā)紅利。對于鍍膜、涂布、激光等核心環(huán)節(jié)，已有不少國內(nèi)領先企業(yè)能提供性能優(yōu)良的主要設備，在一些領域打破國外企業(yè)壟斷，同時在鍍膜玻璃、靶材等核心材料也有國內(nèi)企業(yè)實現(xiàn)了良好布局，在鈣鈦礦技術從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化過程中有望憑借先發(fā)優(yōu)勢率先受益。

公司方面，據(jù)上市公司互動平臺表示，京山輕機：全資子公司晟成光伏是國內(nèi)鈣鈦礦設備絕對領導者，鈣鈦礦團簇型多腔式蒸鍍設備實現(xiàn)量產(chǎn)交付，HJT異質(zhì)結清洗制絨設備成功交付。捷佳偉創(chuàng)：在鈣鈦礦領域獲得了狹縫涂布、PVD/RPD、蒸發(fā)鍍膜等設備訂單。

目前，該技術小面積電池效率世界紀錄是由德國HZB創(chuàng)造的32.5%，相比于晶硅紀錄的26.81%提高了5.69%的效率絕對值，極有希望在近年內(nèi)沖擊到35%的水平，未來在工業(yè)級大面積尺寸電池上有著非常令人期待的應用前景。

近三年來，頭部鈣鈦礦企業(yè)如協(xié)鑫光電、纖納光電實現(xiàn)了百兆瓦級鈣鈦礦電池中試線的落地試產(chǎn)，晶硅行業(yè)頭部企業(yè)及跨界巨頭也紛紛布局。

從商業(yè)化角度看，多家鈣鈦礦企業(yè)已發(fā)布吉瓦級規(guī)劃，大超預期。據(jù)券商統(tǒng)計測算，2022年、2026年鈣鈦礦組件產(chǎn)能預計分別為0.87GW、24GW，2023年有望形成超過1GW鈣鈦礦組件產(chǎn)能。

技術迭代帶來了設備公司的發(fā)展機遇，多家布局鈣鈦礦較早的主流設備廠商今年以來陸續(xù)發(fā)運設備，應用于鈣鈦礦電池產(chǎn)線，產(chǎn)業(yè)端布局初現(xiàn)。

相關公司方面：京山輕機：全資子公司晟成光伏是國內(nèi)鈣鈦礦設備絕對領導者，鈣鈦礦團簇型多腔式蒸鍍設備實現(xiàn)量產(chǎn)交付，HJT異質(zhì)結清洗制絨設備成功交付。捷佳偉創(chuàng)：在鈣鈦礦領域持續(xù)深入開發(fā)并獲得了狹縫涂布、PVD/RPD、蒸發(fā)鍍膜等設備訂單。

什么是鈣鈦礦電池：

鈣鈦礦電池是一種新型高效的太陽能電池，它采用鈣鈦礦晶體作為光電轉換材料。相比于傳統(tǒng)的硅基太陽能電池，鈣鈦礦電池具有更高的轉換效率、更低的制造成本和更好的適應性。

鈣鈦礦電池的核心材料是一種具有鈣鈦礦結構的化合物，通常是氯化物、溴化物或者碘化物。這種化合物具有優(yōu)異的光吸收特性和良好的電荷傳輸性能，可以將光能轉化為電能。

中研普華產(chǎn)業(yè)研究院《2023-2028年中國太陽能電池行業(yè)發(fā)展前景預測與投資戰(zhàn)略分析報告》顯示

目前，鈣鈦礦電池已經(jīng)成為新型太陽能電池領域的一個熱點，其轉換效率已經(jīng)接近傳統(tǒng)硅基太陽能電池，同時還具有更強的穩(wěn)定性和可靠性。未來隨著技術的不斷推進，鈣鈦礦電池有望成為主流的太陽能電池之一。

鈣鈦礦電池有望成為主流光伏電池。雖然鈣鈦礦電池目前尚不具備商業(yè)化條件，但考慮到鈣鈦礦電池自2009年首次面世以來發(fā)展僅13年，技術迭代迅速，在轉化效率、制造成本、應用場景等方面都具有巨大的潛力，其極可能成為未來主流光伏電池，產(chǎn)業(yè)鏈機會巨大。

鈣鈦礦電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景分析2024

目前鈣鈦礦電池相對其它技術路線具有以下幾點突出優(yōu)勢：

優(yōu)勢一：應用前景極具想象空間。

2022年6月，洛桑聯(lián)邦理工學院和瑞士電子與微技術中心成功使鈣鈦礦-硅疊層電池轉換效率首次突破30%，達到31.3%，根據(jù)美國可再生能源實驗室統(tǒng)計信息，這是自2016年8月以來鈣鈦礦-硅疊層電池轉換效率紀錄的第九次提高，技術發(fā)展迅速。

盡管鈣鈦礦電池尚未實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)，但憑借其顛覆性的轉換效率空間與寬廣的應用場景，或推動薄膜電池行業(yè)整體發(fā)展，成為未來主流應用。鈣鈦礦太陽能電池憑借其具有高效、低成本、環(huán)保等優(yōu)點。

在過去幾年中，鈣鈦礦太陽能電池取得了重大進展，其效率和穩(wěn)定性均得到了顯著提高。這些進展使得量產(chǎn)難度逐步降低，并逐漸走向商業(yè)化。

優(yōu)勢二：鈣鈦礦因其為化合物，可設計性強。

根據(jù)行業(yè)內(nèi)專業(yè)人士的研究，鈣鈦礦能夠通過調(diào)整原料實現(xiàn)帶隙的1.5約2.3eV連續(xù)可調(diào)，光電性能改良優(yōu)化空間大。鈣鈦礦材料組成方面，目前主流研究方向包括甲胺鉛鹵化物(MAPbX3)、甲脒鉛鹵化物(FAPbX3)、銫鉛鹵化物(CsPbX3)和銫錫鹵化物(CsSnX3)。通過改變鈣鈦礦材料的組成，鈣鈦礦電池的顏色也會隨之改變，可用于制備彩色電池，以適用于更多應用場景。

優(yōu)勢三：鈣鈦礦是理想的疊層電池材料，產(chǎn)業(yè)化前景可期。

目前疊層電池中應用較多的原料是砷化鎵(GaAs)，鈣鈦礦帶隙連續(xù)可調(diào)，也是實現(xiàn)高效疊層太陽能電池的理想材料，具有重要應用前景。

2022年5月，南京大學譚海仁團隊通過運用涂布印刷、真空沉積等大面積制備技術，首次實現(xiàn)全鈣鈦礦疊層光伏組件的制備，經(jīng)國際權威第三方測試機構認證，轉換效率達21.7%，面積為20.25cm2，展示了良好的產(chǎn)業(yè)化前景。此前，譚海仁團隊旋涂技術制備的小面積全鈣鈦礦疊層太陽電池的轉換效率達到26.4%。

優(yōu)勢四：鈣鈦礦光伏電池吸收系數(shù)表現(xiàn)優(yōu)異

鈣鈦礦光伏電池吸收系數(shù)表現(xiàn)優(yōu)異，使得鈣鈦礦吸收層只需要亞微米級(100nm約1μm)厚度，即可產(chǎn)生高密度光生載流子，厚度與遠薄于晶硅電池片，差異近3個數(shù)量級。

根據(jù)CPIA數(shù)據(jù)，2021年P型單晶硅片平均厚度在170μm左右，較2020年下降5μm。超薄的吸收層能夠節(jié)約材料消耗，降低成本，成品也更輕薄，尤其適用于光伏幕墻等BIPV產(chǎn)品。

優(yōu)勢五：材料來源豐富，制作工藝簡單，成本或有顯著優(yōu)勢。

相比晶硅電池要求99.9999%的高純度硅，鈣鈦礦純度僅需90%，且材料配方可調(diào)，來源豐富。晶硅從硅料至組件需流轉多道工藝，往往需要三天起步;

而鈣鈦礦生產(chǎn)流程制備工藝簡單得多，以旋轉法為例，只需將化合物溶液滴在制備好的電子傳輸層，旋轉、蒸發(fā)結晶便可制備完成，全過程可在一個工廠中完成，時間最快可以控制在一個小時之內(nèi)。當產(chǎn)線達到GW級規(guī)模生產(chǎn)時，鈣鈦礦電池較目前已經(jīng)成熟的晶硅電池或有30%以上成本優(yōu)勢。

優(yōu)勢六：鈣鈦礦生產(chǎn)全過程可在低溫環(huán)境完成，更節(jié)能環(huán)保。

鈣鈦礦生產(chǎn)工藝流程溫度不超過150℃，而晶硅在鑄錠和拉晶環(huán)節(jié)都需要超過1500℃，生產(chǎn)能耗差異巨大。我們認為，隨著雙碳戰(zhàn)略的推進，光伏電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)耗能或也列入管控范圍，屆時鈣鈦礦電池相較目前主流晶硅電池也將獲得一定比較優(yōu)勢。

根據(jù)金勝利等人的研究，目前鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化制備技術可分為四類：溶液涂布：由涂布裝置帶動鈣鈦礦前驅(qū)體溶液在基地上相對運動，形成均勻薄膜;噴涂：在噴頭內(nèi)部施加壓力，擠出鈣鈦礦前驅(qū)體溶液;

軟膜覆蓋：在壓力下用聚酰亞胺膜覆蓋的方式將絡合物前驅(qū)體轉化成薄膜;氣相沉積：在真空環(huán)境下蒸鍍。目前各種制備方法的技術與設備迭代迅速，前景值得期待。

目前在鈣鈦礦薄膜光伏電池領域國內(nèi)眾多廠商已在爭先布局。協(xié)鑫光電于2020年起投建100MW鈣鈦礦組件量產(chǎn)線，2022年5月宣布完成數(shù)億元B輪融資，用于進一步完善100MW產(chǎn)線。

2022年5月，纖納光電宣布首發(fā)鈣鈦礦α組件;2022年7月在浙江衢州舉行了首批α組件的發(fā)貨儀式，發(fā)貨數(shù)量為5000片，用于浙江省內(nèi)工商業(yè)分布式鈣鈦礦電站。極電光能在建行業(yè)內(nèi)產(chǎn)能最大的150MW鈣鈦礦試制線，預計于2023年開始試生產(chǎn)。

杭蕭鋼構旗下子公司合特光電在建100MW鈣鈦礦/晶硅疊層電池智慧中試線，目標在不晚于2023年5月投產(chǎn)，轉換效率28%以上。

鈣鈦礦電池行業(yè)研究報告旨在從國家經(jīng)濟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略入手，預測未來業(yè)務的市場前景，以幫助客戶撥開政策迷霧，尋找行業(yè)的投資商機。鈣鈦礦電池報告在大量的分析、預測的基礎上，研究了行業(yè)今后的發(fā)展與投資策略，為企業(yè)在激烈的市場競爭中洞察先機。

更多鈣鈦礦電池行業(yè)研究分析詳見中研普華產(chǎn)業(yè)研究院《2023-2028年中國太陽能電池行業(yè)發(fā)展前景預測與投資戰(zhàn)略分析報告》。根據(jù)市場需求及時調(diào)整經(jīng)營策略，為戰(zhàn)略投資者選擇恰當?shù)耐顿Y時機和公司領導層做戰(zhàn)略規(guī)劃提供了準確的鈣鈦礦電池市場情報信息及科學的決策依據(jù)。

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  2023-2028年中國太陽能電池行業(yè)發(fā)展前景預測與投資戰(zhàn)略分析報告

  本研究咨詢報告由中研普華咨詢公司領銜撰寫，在大量周密的市場調(diào)研基礎上，主要依據(jù)了國家統(tǒng)計局、國家商務部、國家發(fā)改委、國家經(jīng)濟信息中心、國務院發(fā)展研究中心、工信部、中國行業(yè)研究網(wǎng)、全...

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