26.1%光電轉換效率的鈣鈦礦電池誕生 鈣鈦礦電池產業端布局初現

• 劉明月 2023年11月20日 來源：自然 1179 76
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近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所、中國科學院光伏與節能材料重點實驗室研究員潘旭、田興友團隊與韓國成均館大學教授Nam-Gyu Park、華北電力大學教授戴松元合作

26.1%光電轉換效率的鈣鈦礦電池誕生

近日，中國科學院合肥物質科學研究院固體物理研究所、中國科學院光伏與節能材料重點實驗室研究員潘旭、田興友團隊與韓國成均館大學教授Nam-Gyu Park、華北電力大學教授戴松元合作，首次發現陽離子分布不均勻是影響鈣鈦礦太陽能電池性能的主要原因，并成功制備出“均勻化”的鈣鈦礦太陽能電池，獲得26.1%的光電轉換效率，認證效率為25.8%。相關研究成果日前在線發表于《自然》。

除了優異的效率，鈣鈦礦太陽能電池制作工藝簡單、成本低。在常溫下，將幾種化學物質混合在溶液中，再像“刷墻”一樣將溶液“刷”在襯底上，就可得到鈣鈦礦薄膜。最后加上電子傳輸層、金屬電極等功能層，一塊鈣鈦礦太陽能電池就制作完成。

“一塊鈣鈦礦太陽能電池，厚度約為1微米，相當于一張A4紙厚度的百分之一。”潘旭解釋說，薄，意味著電池本身整體重量很輕，可以疊加在現有的晶硅太陽能電池上;薄，意味著透光性好，可以獲取更多光能;薄，但柔性強，未來有望應用在航天航空、可穿戴設備上。

然而，如此“完美”的鈣鈦礦太陽能電池仍然存在一些問題。比如，穩定性差、目前戶外使用壽命僅有2年至3年、光電轉換效率提升速度明顯放緩，這些都是制約鈣鈦礦太陽能電池產業化發展的核心問題，也是科研人員攻堅的難點所在。

鈣鈦礦電池產業端布局初現

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。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，鈣鈦礦電池產業端布局初現。

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;

中研研究院出版的《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

光伏電池用于把太陽的光能直接轉化為電能。目前地面光伏系統大量使用的是以硅為基底的硅太陽能電池，可分為單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽能電池。在能量轉換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶硅和多晶硅電池優于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉換效率低，但價格更便宜。

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。

當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經濟發展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行"陽光計劃"，開發太陽能資源，尋求經濟發展的新動力。

歐洲一些高水平的核研究機構也開始轉向可再生能源。在國際光伏市場巨大潛力的推動下，各國的太陽能電池制造業爭相投入巨資，擴大生產，以爭一席之地。

在各國政策的驅動以及發電成本快速下降的推動下，光伏產業規模持續擴大，目前，光伏產業已成為我國少數具有國際競爭優勢的戰略性新興產業之一。在全球碳達峰、碳中和的背景下，光伏行業將迎來長期發展機遇。

目前，我國光伏產業已經處于全球領先地位，不僅在光伏產品產量、裝機總量、新增裝機量等方面位居全球第一，也培育了全球最完整的光伏產業鏈。目前，在光伏產業硅料、硅片、電池、組件四大主要環節排名前十的企業中，我國太陽能電池企業占比達到85%以上。

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。

太陽能電池報告在公司多年研究結論的基礎上，結合中國行業市場的發展現狀，通過公司資深研究團隊對太陽能電池市場各類資訊進行整理分析，并且依托國家權威數據資源和長期市場監測的中研普華數據庫。

本報告專業!權威!報告根據行業的發展軌跡及多年的實踐經驗，對中國行業的內外部環境、太陽能電池行業發展現狀、產業鏈發展狀況、太陽能電池市場供需、競爭格局、標桿企業、發展趨勢、機會風險、發展策略與投資建議等進行了分析。

據了解，該行業發展空間極大，未來太陽能電池市場現狀如何呢?請查看，中研研究院出版的《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》。

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