鈣鈦礦已成為近期光伏市場關注的技術焦點。
近兩年鈣鈦礦不斷吸引資本的眼球，既有光伏業(yè)內企業(yè)紛紛研究布局，又有業(yè)界外大佬寧德時代的切入。
作為HJT和TOPCon的下一代技術，鈣鈦礦擁有更高的轉換效率，是大佬們爭相追捧的重要原因。
近期喜迎鈣鈦礦發(fā)展加速的消息，鈣鈦礦設備龍頭京山輕機已實現裝備突破，晟成光伏團簇型多腔式蒸鍍設備迎來量產交付，為鈣鈦礦的商業(yè)化加速打了一劑強心針。
今天見智研究帶大家了解一下鈣鈦礦。
01、什么是鈣鈦礦?
自P型電池轉換效率達到瓶頸后，N型電池開始成為市場研究的主流。
目前市場主要N型電池包括HJT、TOPCon和IBC等，HJT最高轉化效率目前已超26%，目前平均量產效率超24%。TOPcon量產效率也已經能達到24.6%，晶科能源最新N型TOPCon電池轉化效率達25.4%。
但是就理論極限而言，晶硅電池理論極限效率為29.4%，TOPCon電池理論極限效率為28.7%，理想條件下最高效率在27.5%;HJT效率上限在28.2%-28.7%。
晶硅電池29.4%的理論效率可能在十年內就會遇到瓶頸，所以未來N型電池需要疊加鈣鈦礦層來突破晶硅電池效率極限。HJT相對于其他N型電池而言，更適合采用疊層和鈣鈦礦技術，這也是市場對HJT認可的重要原因之一。
(捷佳偉創(chuàng)行業(yè)會議演示材料，中銀國際證券)
鈣鈦礦其實和“鈣鈦礦”字面意思并沒有什么關聯。
真正的意思是指與鈣鈦礦(CaTiO3)晶體結構類似的“ABX3”化合物。
所謂鈣鈦礦電池即利用一種新興的鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料，進行光電轉換的光伏器件。
鈣鈦礦主要分為單層和疊層，新式單層鈣鈦電池理論效率可達31%，超過晶硅電池極限;而疊層電池包括晶硅/鈣鈦礦的雙節(jié)疊層轉換效率可達35%，鈣鈦礦三節(jié)層電池理論效率可達45%以上。
(上海電力大學—太陽能研究所)
02、鈣鈦礦電池的優(yōu)缺點
(1)優(yōu)點
鈣鈦礦最大的優(yōu)點就是效率高。因為鈣鈦礦材料吸光性能遠強于晶硅，能量轉換過程損耗低，在室內或者弱光的條件下依舊可以實現高能量轉換，所以近十年的時間鈣鈦礦電池轉換效率飛速增長，完勝銅銦鎵硒等薄膜電池。
第二個優(yōu)點是成本低。低成本主要體現在原材料和加工兩個環(huán)節(jié)，原材料儲量豐富，且電池加工過程的環(huán)境和能耗均較晶硅低。
其他優(yōu)點還包括由于其可以制成彩色和半透明薄膜，可以實現不同的彩色效果，因此可以應用到BIPV上，應用更多樣。
(2)缺點
鈣鈦礦最大的缺點耐用性差。由于鈣鈦礦屬于離子晶體材料，所以比晶硅脆弱且穩(wěn)定性差，有易氧化和不耐高溫等缺點，壽命短和衰減率高是其一直沒有進入工業(yè)化的重要原因，因為需要額外支付其他成本提高其穩(wěn)定性和耐用性。
其次是涂覆技術不成熟導致制造困難。因為涂覆技術不成熟，鈣鈦礦層沒法均勻涂抹在設備表面，對器件性能有明顯負面影響，需要提升噴涂工藝。
第三，雖然實驗效率高，但實際轉化效率可能低。因為普遍使用TCO(透明導電氧化物)薄膜收集電流，而此類材料的一些物理性質會造成光損失，且隨著面積的增大愈發(fā)明顯，這導致鈣鈦礦組件的效率會明顯低于單體電池。
最后還有因為原材料元素含鉛等有毒金屬物而導致不環(huán)保。
03、眾多企業(yè)入局，鈣鈦礦實現產業(yè)化還要多久?
此前經國際權威機構JET第三方認證，南京大學譚海仁及其科研團隊研制的全鈣鈦礦疊層電池穩(wěn)態(tài)光電轉換效率高達28.0%，在國際上首次超越單晶硅電池的最高效率26.7%，創(chuàng)造了人類光伏發(fā)展的新的歷史。
(最新太陽能電池的世界紀錄效率表Solar cell efficiency tables)
近期鈣鈦礦技術發(fā)展迎來加速。
見智研究統計，目前能布局鈣鈦礦的主流企業(yè)(上市和非上市)已超過20家，其中上市企業(yè)布局鈣鈦礦的在10家左右。
其中老牌光伏企業(yè)隆基、通威、東方日升等均在鈣鈦礦技術方面已有布局，除光伏龍頭外，鋰電池龍頭寧德時代也涉足鈣鈦礦領域，并在今年業(yè)績說明會上表示，目前鈣鈦礦的研究進展順利，且已經正在搭建中試線。
(見智研究整理)
除了光伏電池公司外，鈣鈦礦光伏設備公司似乎目前更受關注。
因為生產電池前需要設備，所以在電池實現商業(yè)化量產前先要布局產能，所以設備要先行于電池產品。
目前上市公司中，國內鈣鈦礦設備的公司有京山輕機、捷佳偉創(chuàng)、邁為股份、杰普特，其中京山輕機是國內鈣鈦礦設備的領頭羊。
近期鈣鈦礦陸續(xù)傳來好消息，其中最重要的是鈣鈦礦設備龍頭，京山輕機子公司晟成光伏團簇型多腔式蒸鍍設備量產交付，晟成光伏鈣鈦礦電池團簇型多腔式蒸鍍設備也已具備成熟的供貨能力。
(晟成光伏團簇型多腔式蒸鍍設備)
京山輕機本是做瓦楞紙包裝機械的龍頭，2021年其子公司晟成光伏投資10億新建智能裝備制造中心，項目用于新增高端光伏組件設備生產線以及建立制備異質結和鈣鈦礦疊層電池核心設備研發(fā)機構。
同年5月又牽手協鑫光電推進鈣鈦礦疊層電池技術合作開發(fā)。一年的時間完成了鈣鈦礦設備的量產交付，可以說鈣鈦礦的進展超出了業(yè)內預期。
但見智研究認為，雖然目前鈣鈦礦技術進展較快，但離大規(guī)模量產預計至少要3年的時間，預計今年全球鈣鈦礦產能規(guī)模在1.5-2GW之間。國內協鑫光電投建的全球首條100MW量產線已在昆山完成廠房和主要硬件建設，將在今年投入量產。
總結
整體而言，見智研究認為，光伏作為非常重視降本增效的行業(yè)，效率最高、成本低、易量產的技術路線才能在最終勝出。
目前看鈣鈦礦與晶硅的疊層電池至少在效率層面是最優(yōu)的，但是仍需要考慮成本以及投產難度等等問題，但近期鈣鈦礦效率和產業(yè)成績的持續(xù)突破反應進展在加速，鈣鈦礦量產速度或將提前。
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