(資料圖)

在經(jīng)歷了各板塊的反復(fù)輪動(dòng)后，市場(chǎng)的熱點(diǎn)又回到了光伏HJT電池、一體化壓鑄等前期強(qiáng)勢(shì)的方向，這或預(yù)示著風(fēng)光儲(chǔ)為代表的新能源主線在后續(xù)有望再度開啟二波上漲的可能性。

光伏行業(yè)是一部技術(shù)迭代的內(nèi)卷史，降本增效是其行業(yè)發(fā)展的核心。而電池片是決定組件效率和成本的核心器件，對(duì)于光伏發(fā)電成本的下降具有關(guān)鍵性作用。

當(dāng)下的主流PERC 電池量產(chǎn)效率已提升至 23.1%，其理論極限效率24.5%，未來效率提升空間有限，且提升難度極大。

隨著目前光伏市場(chǎng)主流技術(shù)PERC效率逐步接近天花板，HJT、TOPCon、xBC技術(shù)發(fā)展如火如荼，鈣鈦礦太陽能(行情000591,診股)電池作為下一代光伏新勢(shì)力，光電轉(zhuǎn)換效率持續(xù)提升，將成為光伏廠商未來布局的重中之重。

7月21日，鈣鈦礦電池板塊大漲。京山輕機(jī)(行情000821,診股)、杭蕭鋼構(gòu)(行情600477,診股)漲停，杰普特(行情688025,診股)報(bào)、捷佳偉創(chuàng)(行情300724,診股)、東方日升(行情300118,診股)跟漲。

事實(shí)上，硅料緊缺問題一直制約著光伏產(chǎn)業(yè)，但鈣鈦礦由于先天優(yōu)勢(shì)，其原材料均為基礎(chǔ)化工材料，不含稀有元素，易得且純度要求不高，有望成為產(chǎn)業(yè)破局關(guān)鍵。

鈣鈦礦電池作為下一代光伏新勢(shì)力究竟有何潛力？光伏板塊目前和鋰電池板塊一樣有著上游材料緊缺的問題，新一代電池是否能緩解現(xiàn)狀？

簡(jiǎn)單介紹下鈣鈦礦

它是一種分子通式為 ABX3 的晶體材料，呈八面體形狀，是一種具有很強(qiáng)光-電轉(zhuǎn)換效率的材料結(jié)構(gòu)，由于其光吸收系數(shù)高、載流子遷移率大、合成方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，在光伏、LED等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。

光伏領(lǐng)域是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一，目前鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是第三代高效薄膜電池的代表。

鈣鈦礦電池的工作原理

在光照條件下，鈣鈦礦化合物能夠吸收光子，在吸收光子后其價(jià)帶電子會(huì)躍遷至導(dǎo)帶，導(dǎo)帶電子隨后被注入到 TiO2 的導(dǎo)帶，然后被傳輸?shù)紽TO，與此同時(shí)空穴傳輸至有機(jī)空穴傳輸層（HTL），從而電子-空穴對(duì)分離，在接通外電路時(shí)，電子與空穴的移動(dòng)產(chǎn)生電流。有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦太陽能電池禁帶寬度約為1.5eV，消光系數(shù)高，幾百納米厚的薄膜即可充分吸收 800nm 以下的太陽光。

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）的核心亮點(diǎn)：

1.高效率

鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換效率提升速度明顯高于晶硅類。鈣鈦礦太陽能電池用了10年左右的時(shí)間將轉(zhuǎn)換效率從最初的3.8%，提高至25.7%（截至 2021 年 12 月 26 日），而這一進(jìn)程晶硅類太陽能電池花費(fèi)了四五十年。

單結(jié)PSCs當(dāng)前最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)25.7%，理論轉(zhuǎn)化效率可達(dá)31%。單結(jié) PSCs 指只有一個(gè)PN結(jié)的鈣鈦礦太陽能電池，多結(jié)PSCs指有多個(gè)PN結(jié)的鈣鈦礦太陽能電池，多結(jié)的PSCs光譜吸收效果更好、效率更高，但成本也更高。理論上單結(jié) PSCs 最高光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)31%，多結(jié)PSCs最高光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)47%，顯著高于晶體硅太陽能電池的29.4%。

當(dāng)前鈣鈦礦-硅異質(zhì)結(jié)疊層電池實(shí)驗(yàn)室效率世界記錄已達(dá)29.2%。

HJT、TOPCon是太陽能電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展到第三階段的代表，而鈣鈦礦-異質(zhì)結(jié)、鈣鈦礦-TOPCon疊層電池是第四階段的支柱

2.成本低

晶硅電池在四個(gè)不同工廠內(nèi)分別加工硅料、硅片、電池、組件，此過程需要至少耗時(shí) 3 天。但根據(jù)協(xié)鑫納米披露，鈣鈦礦太陽能電池的生產(chǎn)流程簡(jiǎn)單，可在 45 分鐘內(nèi)將玻璃、膠膜、靶材、化工原料在單一工廠內(nèi)加工成為組件，產(chǎn)業(yè)鏈顯著縮短，價(jià)值高度集中。

協(xié)鑫光電總經(jīng)理范斌指出， 晶硅 1GW 的產(chǎn)能（硅料、硅片、電池、組件）投資在 11.6 億；而協(xié)鑫納米鈣鈦礦的第一條 100MW 設(shè)備產(chǎn)線投資在 1 億元，未來如規(guī)模量產(chǎn)后將進(jìn)一步降低。

原材料純度要求低且十分易得，用量亦低于晶硅類。

鈣鈦礦太陽能電池的原材料均為基礎(chǔ)化工材料，不含稀有元素。晶硅類太陽能電池對(duì)硅料純度要求需達(dá) 99.9999%， 而鈣鈦礦材料對(duì)雜質(zhì)不敏感，純度在 90%左右的鈣鈦礦材料即可制成轉(zhuǎn)換效率在 20%以 上的太陽能電池，95%純度的鈣鈦礦即可滿足生產(chǎn)使用需求，原材料更加易得。

晶硅類太陽能電池的生產(chǎn)每年約需要 50 萬噸硅料，而若全部替換為鈣鈦礦太陽能電池，大約只需要 1000 噸鈣鈦礦原料，因此 PSCs 不存在原材料瓶頸。

穩(wěn)定性是制約鈣鈦礦太陽能電池產(chǎn)業(yè)化的重要因素

鈣鈦礦太陽能電池作為歷史上 發(fā)展最快的光伏技術(shù)，在效率及成本端均較晶硅類電池有優(yōu)勢(shì)，但主要缺點(diǎn)是壽命短（穩(wěn) 定性低）。目前鈣鈦礦太陽能電池的 T80 壽命（效率下降到初始值的 80%）約 4000 小時(shí)， 距當(dāng)前主流光伏技術(shù)的 25 年壽命相差甚遠(yuǎn)。

從原因來看，鈣鈦礦太陽能電池不穩(wěn)定的原 因可以分為吸濕性、熱不穩(wěn)定性、離子遷移等內(nèi)在因素，和紫外線、光照等外在因素。

研發(fā)突破 產(chǎn)業(yè)落地加速 我國鈣鈦礦領(lǐng)域發(fā)展全球領(lǐng)先

我國鈣鈦礦太陽能電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)齊發(fā)力，產(chǎn)研結(jié)合探索最具競(jìng)爭(zhēng)力和性價(jià)比的技術(shù)路線，專利申請(qǐng)數(shù)占全球68%；產(chǎn)業(yè)端，本土鈣鈦礦設(shè)備廠商訂單先行，部分已成功交付，本土鈣鈦礦太陽能電池 生產(chǎn)廠商效率不斷突破，融資進(jìn)展順利，已紛紛布局中試線。

鈣鈦礦太陽能電池憑借高效率、低成本和日益提升的穩(wěn)定性，將逐步提高在全球光伏市場(chǎng)的滲透率，根據(jù)浙商證券(行情601878,診股)測(cè)算，2030年鈣鈦礦太陽能電池設(shè)備市場(chǎng)空間約 805 億元。

相關(guān)公司

京山輕機(jī)：公司目前針對(duì)鈣鈦礦設(shè)備業(yè)務(wù)主要著重在鈣鈦礦前段的鍍膜設(shè)備，已有部分鈣鈦礦電池設(shè)備出貨，目前已與行業(yè)多家鈣鈦礦電池企業(yè)有業(yè)務(wù)聯(lián)系和合作，并有產(chǎn)品應(yīng)用于多個(gè)客戶端。

杭蕭鋼構(gòu)：子公司合特光電計(jì)劃2022年底投產(chǎn)首條晶硅薄膜+鈣鈦礦疊層電池中試線，電池的生產(chǎn)設(shè)備是根據(jù)自主設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝，規(guī)劃產(chǎn)能為100MW，目標(biāo)轉(zhuǎn)化效率為28%以上。

金剛玻璃(行情300093,診股)：公司擁有自主研發(fā)的異質(zhì)結(jié)+鈣鈦礦疊層技術(shù)，包含用疊層的方法將鈣鈦礦材料的薄膜層涂覆異質(zhì)結(jié)電池表面，充分利用兩種電池對(duì)光的吸收以提升電池轉(zhuǎn)換效率。

協(xié)鑫集成(行情002506,診股)：旗下協(xié)鑫光電正在建設(shè) 100MW 量產(chǎn)生產(chǎn)線，將把組件面積擴(kuò)大至1m*2m，組件光電轉(zhuǎn)化效率將提高至18%以上，是行業(yè)目前唯一擁有量產(chǎn)產(chǎn)線的鈣鈦礦制造企業(yè)。

亞瑪頓(行情002623,診股)：纖納光電與亞瑪頓簽署合作協(xié)議，未來雙方將在鈣鈦礦太陽能電池玻璃定制、BIPV組件、TCO玻璃等多個(gè)方面展開多維度合作

關(guān)鍵詞： 低成本高效率 鈣鈦礦電池潛力如何