鈣鈦礦電池行業發展現狀與前景分析2024

• 劉明月 2023年10月28日 來源：中研研究院 984 62
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近日，經中國計量院第三方測試認證，北京曜能科技有限公司自主研發的小面積鈣鈦礦/晶硅兩端疊層電池穩態輸出效率達到32.44%，時隔三個月再次刷新國內轉換效率紀錄。該公司去年10月曾實現30.83%的鈣鈦礦疊層效率紀錄。

近日，經中國計量院第三方測試認證，北京曜能科技有限公司自主研發的小面積鈣鈦礦/晶硅兩端疊層電池穩態輸出效率達到32.44%，時隔三個月再次刷新國內轉換效率紀錄。該公司去年10月曾實現30.83%的鈣鈦礦疊層效率紀錄。

目前，該技術小面積電池效率世界紀錄是由德國HZB創造的32.5%，相比于晶硅紀錄的26.81%提高了5.69%的效率絕對值，極有希望在近年內沖擊到35%的水平，未來在工業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，頭部鈣鈦礦企業如協鑫光電、纖納光電實現了百兆瓦級鈣鈦礦電池中試線的落地試產，晶硅行業頭部企業及跨界巨頭也紛紛布局。從商業化角度看，多家鈣鈦礦企業已發布吉瓦級規劃，大超預期。據券商統計測算，2022年、2026年鈣鈦礦組件產能預計分別為0.87GW、24GW，2023年有望形成超過1GW鈣鈦礦組件產能。

技術迭代帶來了設備公司的發展機遇，多家布局鈣鈦礦較早的主流設備廠商今年以來陸續發運設備，應用于鈣鈦礦電池產線，產業端布局初現。相關公司方面：京山輕機：全資子公司晟成光伏是國內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量產交付，HJT異質結清洗制絨設備成功交付。捷佳偉創：在鈣鈦礦領域持續深入開發并獲得了狹縫涂布、PVD/RPD、蒸發鍍膜等設備訂單。

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。

中研普華產業研究院《2023-2028年中國太陽能電池行業發展前景預測與投資戰略分析報告》顯示

目前，鈣鈦礦電池已經成為新型太陽能電池領域的一個熱點，其轉換效率已經接近傳統硅基太陽能電池，同時還具有更強的穩定性和可靠性。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化條件，但考慮到鈣鈦礦電池自2009年首次面世以來發展僅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，產業鏈機會巨大。

鈣鈦礦電池行業發展現狀與前景分析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勢：

優勢一：應用前景極具想象空間。

2022年6月，洛桑聯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%，根據美國可再生能源實驗室統計信息，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，技術發展迅速。盡管鈣鈦礦電池尚未實現規模化生產，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整體發展，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、環保等優點。在過去幾年中，鈣鈦礦太陽能電池取得了重大進展，其效率和穩定性均得到了顯著提高。這些進展使得量產難度逐步降低，并逐漸走向商業化。

優勢二：鈣鈦礦因其為化合物，可設計性強。

根據行業內專業人士的研究，鈣鈦礦能夠通過調整原料實現帶隙的1.5約2.3eV連續可調，光電性能改良優化空間大。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。

優勢三：鈣鈦礦是理想的疊層電池材料，產業化前景可期。

目前疊層電池中應用較多的原料是砷化鎵(GaAs)，鈣鈦礦帶隙連續可調，也是實現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，首次實現全鈣鈦礦疊層光伏組件的制備，經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，展示了良好的產業化前景。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%。

優勢四：鈣鈦礦光伏電池吸收系數表現優異

鈣鈦礦光伏電池吸收系數表現優異，使得鈣鈦礦吸收層只需要亞微米級(100nm約1μm)厚度，即可產生高密度光生載流子，厚度與遠薄于晶硅電池片，差異近3個數量級。根據CPIA數據，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產品。

優勢五：材料來源豐富，制作工藝簡單，成本或有顯著優勢。

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，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。當產線達到GW級規模生產時，鈣鈦礦電池較目前已經成熟的晶硅電池或有30%以上成本優勢。

優勢六：鈣鈦礦生產全過程可在低溫環境完成，更節能環保。

鈣鈦礦生產工藝流程溫度不超過150℃，而晶硅在鑄錠和拉晶環節都需要超過1500℃，生產能耗差異巨大。我們認為，隨著雙碳戰略的推進，光伏電池生產環節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勢。

根據金勝利等人的研究，目前鈣鈦礦產業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體溶液在基地上相對運動，形成均勻薄膜;噴涂：在噴頭內部施加壓力，擠出鈣鈦礦前驅體溶液;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體轉化成薄膜;氣相沉積：在真空環境下蒸鍍。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眾多廠商已在爭先布局。協鑫光電于2020年起投建100MW鈣鈦礦組件量產線，2022年5月宣布完成數億元B輪融資，用于進一步完善100MW產線。2022年5月，纖納光電宣布首發鈣鈦礦α組件;2022年7月在浙江衢州舉行了首批α組件的發貨儀式，發貨數量為5000片，用于浙江省內工商業分布式鈣鈦礦電站。極電光能在建行業內產能最大的150MW鈣鈦礦試制線，預計于2023年開始試生產。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，轉換效率28%以上。

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

更多鈣鈦礦電池行業研究分析詳見中研普華產業研究院《2023-2028年中國太陽能電池行業發展前景預測與投資戰略分析報告》。根據市場需求及時調整經營策略，為戰略投資者選擇恰當的投資時機和公司領導層做戰略規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。

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