鈣鈦礦已成為近期光伏市場關(guān)注的技術(shù)焦點(diǎn)。
近兩年鈣鈦礦不斷吸引資本的眼球，既有光伏業(yè)內(nèi)企業(yè)紛紛研究布局，又有業(yè)界外大佬寧德時(shí)代的切入。
作為HJT和TOPCon的下一代技術(shù)，鈣鈦礦擁有更高的轉(zhuǎn)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(shè)備龍頭京山輕機(jī)已實(shí)現(xiàn)裝備突破，晟成光伏團(tuán)簇型多腔式蒸鍍設(shè)備迎來量產(chǎn)交付，為鈣鈦礦的商業(yè)化加速打了一劑強(qiáng)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(zhuǎn)換效率達(dá)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(zhuǎn)化效率目前已超26%，目前平均量產(chǎn)效率超24%。TOPcon量產(chǎn)效率也已經(jīng)能達(dá)到24.6%，晶科能源最新N型TOPCon電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)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(nèi)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(shù)，這也是市場對HJT認(rèn)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(shí)和“鈣鈦礦”字面意思并沒有什么關(guān)聯(lián)。
真正的意思是指與鈣鈦礦(CaTiO3)晶體結(jié)構(gòu)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(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料，進(jìn)行光電轉(zhuǎn)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(dá)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(zhuǎn)換效率可達(dá)35%，鈣鈦礦三節(jié)層電池理論效率可達(dá)45%以上。
(上海電力大學(xué)—太陽能研究所)
02、鈣鈦礦電池的優(yōu)缺點(diǎn)
(1)優(yōu)點(diǎn)
鈣鈦礦最大的優(yōu)點(diǎn)就是效率高。因?yàn)殁}鈦礦材料吸光性能遠(yuǎn)強(qiáng)于晶硅，能量轉(zhuǎn)換過程損耗低，在室內(nèi)或者弱光的條件下依舊可以實(shí)現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換，所以近十年的時(shí)間鈣鈦礦電池轉(zhuǎn)換效率飛速增長，完勝銅銦鎵硒等薄膜電池。
第二個(gè)優(yōu)點(diǎn)是成本低。低成本主要體現(xiàn)在原材料和加工兩個(gè)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(diǎn)還包括由于其可以制成彩色和半透明薄膜，可以實(shí)現(xiàn)不同的彩色效果，因此可以應(yīng)用到BIPV上，應(yīng)用更多樣。
(2)缺點(diǎn)
鈣鈦礦最大的缺點(diǎn)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(diǎn)，壽命短和衰減率高是其一直沒有進(jìn)入工業(yè)化的重要原因，因?yàn)樾枰~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(shù)不成熟導(dǎo)致制造困難。因?yàn)橥扛布夹g(shù)不成熟，鈣鈦礦層沒法均勻涂抹在設(shè)備表面，對器件性能有明顯負(fù)面影響，需要提升噴涂工藝。
第三，雖然實(shí)驗(yàn)效率高，但實(shí)際轉(zhuǎn)化效率可能低。因?yàn)槠毡槭褂肨CO(透明導(dǎo)電氧化物)薄膜收集電流，而此類材料的一些物理性質(zhì)會造成光損失，且隨著面積的增大愈發(fā)明顯，這導(dǎo)致鈣鈦礦組件的效率會明顯低于單體電池。
最后還有因?yàn)樵牧显睾U等有毒金屬物而導(dǎo)致不環(huán)保。
03、眾多企業(yè)入局，鈣鈦礦實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化還要多久?
此前經(jīng)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)JET第三方認(rèn)證，南京大學(xué)譚海仁及其科研團(tuán)隊(duì)研制的全鈣鈦礦疊層電池穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)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(jì)錄效率表Solar cell efficiency tables)
近期鈣鈦礦技術(shù)發(fā)展迎來加速。
見智研究統(tǒng)計(jì)，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(shù)方面已有布局，除光伏龍頭外，鋰電池龍頭寧德時(shí)代也涉足鈣鈦礦領(lǐng)域，并在今年業(yè)績說明會上表示，目前鈣鈦礦的研究進(jìn)展順利，且已經(jīng)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(shè)備公司似乎目前更受關(guān)注。
因?yàn)樯a(chǎn)電池前需要設(shè)備，所以在電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)前先要布局產(chǎn)能，所以設(shè)備要先行于電池產(chǎn)品。
目前上市公司中，國內(nèi)鈣鈦礦設(shè)備的公司有京山輕機(jī)、捷佳偉創(chuàng)、邁為股份、杰普特，其中京山輕機(jī)是國內(nèi)鈣鈦礦設(shè)備的領(lǐng)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(shè)備龍頭，京山輕機(jī)子公司晟成光伏團(tuán)簇型多腔式蒸鍍設(shè)備量產(chǎn)交付，晟成光伏鈣鈦礦電池團(tuán)簇型多腔式蒸鍍設(shè)備也已具備成熟的供貨能力。
(晟成光伏團(tuán)簇型多腔式蒸鍍設(shè)備)
京山輕機(jī)本是做瓦楞紙包裝機(jī)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(xiàng)目用于新增高端光伏組件設(shè)備生產(chǎn)線以及建立制備異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層電池核心設(shè)備研發(fā)機(jī)構(gòu)。
同年5月又牽手協(xié)鑫光電推進(jìn)鈣鈦礦疊層電池技術(shù)合作開發(fā)。一年的時(shí)間完成了鈣鈦礦設(shè)備的量產(chǎn)交付，可以說鈣鈦礦的進(jìn)展超出了業(yè)內(nèi)預(yù)期。
但見智研究認(rèn)為，雖然目前鈣鈦礦技術(shù)進(jìn)展較快，但離大規(guī)模量產(chǎn)預(yù)計(jì)至少要3年的時(shí)間，預(yù)計(jì)今年全球鈣鈦礦產(chǎn)能規(guī)模在1.5-2GW之間。國內(nèi)協(xié)鑫光電投建的全球首條100MW量產(chǎn)線已在昆山完成廠房和主要硬件建設(shè)，將在今年投入量產(chǎn)。
總結(jié)
整體而言，見智研究認(rèn)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(chǎn)的技術(shù)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(chǎn)難度等等問題，但近期鈣鈦礦效率和產(chǎn)業(yè)成績的持續(xù)突破反應(yīng)進(jìn)展在加速，鈣鈦礦量產(chǎn)速度或?qū)⑻崆啊?/p>
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