鈣鈦礦電池概念今年在市場(chǎng)上風(fēng)頭無(wú)兩。自去年年底低點(diǎn)以來(lái)，這一板塊目前已上漲超過(guò)30%。

今日A股市場(chǎng)，鈣鈦礦電池繼續領(lǐng)漲新能源賽道，中來(lái)股份漲超8%，萬(wàn)潤股份、杰普特等跟漲。

那么，什么是鈣鈦礦？鈣鈦礦的優(yōu)勢和機會(huì )在哪里，行業(yè)發(fā)展現狀如何？

(資料圖)

招商證券游家訓團隊在發(fā)表于1月30日的報告《鈣鈦礦與疊層電池產(chǎn)業(yè)化論壇點(diǎn)評》中指出，總體看，鈣鈦礦有很強的理論優(yōu)勢，當前正在經(jīng)歷從0到1的發(fā)展階段；大面積制備的工藝問(wèn)題和工藝路線(xiàn)是目前產(chǎn)業(yè)化關(guān)注的焦點(diǎn)之一；除單結電池外，不同的疊層方案的產(chǎn)業(yè)化嘗試廣受關(guān)注。

理論優(yōu)勢突出

招商證券指出，作為第三代光伏電池技術(shù)，鈣鈦礦電池因其材料特性，相比于晶硅與薄膜電池具備較強的理論優(yōu)勢：

更高的理論效率：?jiǎn)谓Y鈣鈦礦電池理論效率極限可達33%，高于第一代晶硅電池與第二代薄膜電池。同時(shí)，通過(guò)調整前驅體組分，鈣鈦礦帶隙可調、透光性?xún)?yōu)異，可以制備鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層（45%）與鈣鈦礦/晶硅疊層（43%），實(shí)現轉換效率的飛躍；

更低的理論成本：材料純度要求低、用量少、能耗理論成本低，規?；笤O備投資仍有降本空間；

應用場(chǎng)景多樣化：組件可柔性化制備，具備輕量化優(yōu)勢，終端應用場(chǎng)景多樣化；

弱光響應好：吸光系數高，陰天及室內等弱光條件下，轉換效率相對更高；

溫度系數低：光生載流子遷移距離長(cháng)、鈣鈦礦膜層厚度小，溫度對效率影響低。

因此，單結鈣鈦礦電池理論效率高于晶硅與薄膜電池，疊層后能實(shí)現效率進(jìn)一步飛躍。同時(shí)，因為雜質(zhì)容忍度高、用量少、能耗低的特點(diǎn)，鈣鈦礦有更低的理論成本。此外，吸光系數高與載流子遷移距離長(cháng)的優(yōu)勢，也讓鈣鈦礦在弱光與高溫場(chǎng)景下的表現優(yōu)異，而可柔性制備的輕質(zhì)化組件，讓鈣鈦礦應用場(chǎng)景也更加豐富。

產(chǎn)業(yè)化加速

目前，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化正處于0-1階段，研發(fā)端效率的不斷突破，正為鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程鋪路。

鈣鈦礦電池自2009年開(kāi)始發(fā)展，僅有十多年的時(shí)間。目前在實(shí)驗室中，單結電池效率已達25.7%，正逐步逼近晶硅電池，全鈣鈦礦疊層與鈣鈦礦/晶硅疊層電池研發(fā)效率分別達到29%、32.5%。研發(fā)端效率的不斷突破，為鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程鋪路。

同時(shí)，隨著(zhù)行業(yè)的不斷發(fā)展，業(yè)界對于鈣鈦礦的基礎性認知已經(jīng)比較全面和深刻，眾多高?？蒲斜尘暗某鮿?chuàng )企業(yè)不斷涌現。此外，光伏大企業(yè)依托當前在晶硅路線(xiàn)上的優(yōu)勢，紛紛加大對于鈣鈦礦的布局與技術(shù)儲備，參與鈣鈦礦晶硅疊層相關(guān)研發(fā)。

招商證券表示，到2034年，鈣鈦礦電池行業(yè)規模有望達到GW級別，2024-2025年有望有多家GW整線(xiàn)落地：

2021-2022年間，四家鈣鈦礦領(lǐng)先企業(yè)已完成合計550MW中試線(xiàn)投產(chǎn)。預計2023年還將有5家以上的企業(yè)，合計超過(guò)600MW的中試線(xiàn)投產(chǎn)，行業(yè)整體規模有望GW級別。同時(shí)，已有多家頭部企業(yè)宣布了其GW級產(chǎn)線(xiàn)規劃目標，預計將在2024-2025年投產(chǎn)。

行業(yè)焦點(diǎn)：大面積制備工藝

招商證券表示，目前鈣鈦礦的穩定性問(wèn)題已有一系列解決方案，因此大面積制備工藝問(wèn)題相對更受關(guān)注：

設備選擇是成本與膜層質(zhì)量的平衡。鈣鈦礦各膜層厚度在幾十至幾百納米之間，理想的膜層需要達到均勻、致密且全覆蓋的效果。質(zhì)量更好的膜層往往需要更加精密的設備進(jìn)行制備，意味著(zhù)更高的設備成本。目前主流的工藝路線(xiàn)是使用磁控濺射與涂布，分別在TCO導電玻璃基底上分別制備空穴傳輸層制備與鈣鈦礦層?？昭▊鬏攲又苯又苽溆阝}鈦礦上方，通常使用膜層損害程度較低的RPD，盡量保證鈣鈦礦層不受傷害。最后，使用磁控濺射制備頂電極。

鈣鈦礦層制備難度最大，目前主要路線(xiàn)為涂布。以主流反式鈣鈦礦結構為例，各層制備難度排序為：鈣鈦礦層>鈍化層（或有）>電子傳輸層>空穴傳輸層>TCO導電頂層。其中難度最大的鈣鈦礦層目前以涂布工藝為主。涂布工藝設備投資較低，具有性?xún)r(jià)比優(yōu)勢。無(wú)接觸的狹縫涂布工藝，可以滿(mǎn)足當前鈣鈦礦層物理一致性的要求。但后道控晶具有一定難度，膜層質(zhì)量（化學(xué)一致性）仍有待提高。目前，上海德滬涂膜市占率達到70%，其余份額為日本東麗。

真空蒸鍍工藝可能具有一定優(yōu)勢。真空蒸鍍工藝具有成膜均一、穩定性好、制程單一、良品率高等優(yōu)勢。在實(shí)驗室鈣鈦礦制備中，在鈣鈦礦層、界面鈍化層、電子傳輸層（C60）及金屬電極均有廣泛應用，且取得較高穩態(tài)輸出效率。復雜組分沉積速率控制與設備投資過(guò)高，制約了其大規模發(fā)展。

疊層電池

招商證券指出，除了單結電池外，疊層電池近年的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也在提速：晶硅-鈣鈦礦疊層電池，可以為成熟的晶硅電池進(jìn)一步增效，有希望成為未來(lái)鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的主要路徑之一；同時(shí)，全鈣鈦礦疊層被視為終極的疊層技術(shù)（最高的理論效率），隨著(zhù)未來(lái)鈣鈦礦核心瓶頸的突破，也有可能逐步應用。

鈣鈦礦是理想的頂層電池。鈣鈦礦透光度好，可以作為頂層電池與晶硅電池疊層，達到更高的效率。同時(shí)，鈣鈦礦晶體具有可調性，寬、窄帶隙不同的晶體，還進(jìn)行鈣鈦礦與鈣鈦礦的疊層電池的制備。疊層的結構分為相對簡(jiǎn)單的四端疊層（僅光學(xué)耦合）與復雜的兩端疊層（光學(xué)+電學(xué)耦合）。二端疊層結構需要設計優(yōu)異的光電耦合和起到保護作用的中間連接層，可以大大減少因寄生吸收而導致的光學(xué)損失，是制備超高效率疊層太陽(yáng)能電池的有效手段。但是，由于二端子疊層電池需要保證頂、底電池的電流匹配問(wèn)題。

四端疊層相對簡(jiǎn)單，前提是成熟的單結鈣鈦礦。四端疊層是將頂層的鈣鈦礦電池與底層的晶硅或鈣鈦礦通過(guò)玻璃連接，僅通過(guò)光學(xué)耦合，不涉及復雜的電流匹配，工藝上相對簡(jiǎn)單。四端疊層發(fā)展的前提是穩定、高效的單結鈣鈦礦，四端疊層也是主流單結廠(chǎng)商主張的疊層路線(xiàn)。

從短期看，招商證券認為，鈣鈦礦可能仍然難以取代目前的晶硅電池，但發(fā)展鈣鈦礦/晶硅疊層將為晶硅電池進(jìn)一步增效，未來(lái)有希望成為主流路徑之一：

鈣鈦礦/晶硅疊層有希望成為主流路徑之一。從短期的角度來(lái)看，鈣鈦礦可能仍然難以取代目前的晶硅電池。主動(dòng)擁抱成熟的晶硅產(chǎn)業(yè)，發(fā)展鈣鈦礦/晶硅疊層，為晶硅電池進(jìn)一步增效，或許會(huì )成為鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的一條可行之路。同時(shí)，這樣的發(fā)展路徑也可以為鈣鈦礦的產(chǎn)業(yè)化爭取更好的生存和發(fā)展空間。

兩端全鈣鈦礦是終極疊層解決方案，隨核心瓶頸突破也有望逐步應用。全鈣鈦礦疊層擁有更高的疊層理論效率，兩端全鈣鈦礦也被視為是終極的疊層解決方案。寬帶隙溶液的鹵素相分離、窄帶隙的錫氧化問(wèn)題與互聯(lián)層結構的挑戰較大。

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