中國太陽能電池行業發展前景預測與投資戰略分析

• 劉春天 2023年5月17日 來源：中研網 503 27
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電池片技術百花齊放，朝高轉換效率和低成本升級。現有的電池片技術主要有P-Perc、N-Topcon、HJT、IBC和鈣鈦礦等，技術的升級方向主要朝著高轉換效率和低成本進行，原有的P-Perc技術非常成熟，但其轉換效率已達瓶頸；Topcon和HJT的轉換效率也存在理論天花板。所以鈣鈦礦

根據《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》分析，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。

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。

多維度看單晶均具備優勢，助力單晶占領市場。目前光伏行業主要分單晶和多晶兩種晶硅技術路線。從材料性能來看，單晶的電池轉換效率要高于多晶的電池轉換效率，多晶的量產轉換效率一般在18%-20%，而單晶的量產轉換效率一般不低于20%，部分公司（隆基綠能、晶澳科技等）的產品已經超過24%的量產轉換效率。從成本的角度來看，單晶的切片成本和電池成本均低于多晶，綜合成本單晶表現更好，因此目前市場以單晶為主。

大尺寸硅片可有效攤薄單瓦非硅成本，硅片大尺寸趨勢不可逆。2015年前行業里硅片各種尺寸滿天飛，2015年隆基與中環聯手定制邊長156.75mm的M1、M2硅片，邊距156.75mm逐漸成為單晶硅片的主流尺寸，2018年，業內主流的單晶硅片全部采用M2標準，市占率高達85%。2019年M6（邊距166mm）、G12（邊距210mm）相繼推出，2021年182mm和210mm尺寸占比增長至45%，未來其占比仍將快速擴大。

電池片技術百花齊放，朝高轉換效率和低成本升級。現有的電池片技術主要有P-Perc、N-Topcon、HJT、IBC和鈣鈦礦等，技術的升級方向主要朝著高轉換效率和低成本進行，原有的P-Perc技術非常成熟，但其轉換效率已達瓶頸；Topcon和HJT的轉換效率也存在理論天花板。所以鈣鈦礦電池被認為是第三代光伏電池的代表。

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。

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。

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。

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