鈣鈦礦電池概念今年在市場上風頭無兩。自去年年底低點以來，這一板塊目前已上漲超過30%。

今日A股市場，鈣鈦礦電池繼續(xù)領(lǐng)漲新能源賽道，中來股份漲超8%，萬潤股份、杰普特等跟漲。

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

(資料圖)

招商證券游家訓(xùn)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題和工藝路線是目前產(chǎn)業(yè)化關(guān)注的焦點之一；除單結(jié)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：單結(jié)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，通過調(diào)整前驅(qū)體組分，鈣鈦礦帶隙可調(diào)、透光性優(yōu)異，可以制備鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層（45%）與鈣鈦礦/晶硅疊層（43%），實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(guī)模化后設(shè)備投資仍有降本空間；

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

弱光響應(yīng)好：吸光系數(shù)高，陰天及室內(nèi)等弱光條件下，轉(zhuǎn)換效率相對更高；

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

因此，單結(jié)鈣鈦礦電池理論效率高于晶硅與薄膜電池，疊層后能實現(xiàn)效率進一步飛躍。同時，因為雜質(zhì)容忍度高、用量少、能耗低的特點，鈣鈦礦有更低的理論成本。此外，吸光系數(shù)高與載流子遷移距離長的優(yōu)勢，也讓鈣鈦礦在弱光與高溫場景下的表現(xiàn)優(yōu)異，而可柔性制備的輕質(zhì)化組件，讓鈣鈦礦應(yīng)用場景也更加豐富。

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)化進程鋪路。

鈣鈦礦電池自2009年開始發(fā)展，僅有十多年的時間。目前在實驗室中，單結(jié)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)化進程鋪路。

同時，隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，業(yè)界對于鈣鈦礦的基礎(chǔ)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(xiàn)。此外，光伏大企業(yè)依托當前在晶硅路線上的優(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(guī)模有望達到GW級別，2024-2025年有望有多家GW整線落地：

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

行業(yè)焦點：大面積制備工藝

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

設(shè)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(shè)備進行制備，意味著更高的設(shè)備成本。目前主流的工藝路線是使用磁控濺射與涂布，分別在TCO導(dǎo)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，目前主要路線為涂布。以主流反式鈣鈦礦結(jié)構(gòu)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(dǎo)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(shè)備投資較低，具有性價比優(yōu)勢。無接觸的狹縫涂布工藝，可以滿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(wěn)定性好、制程單一、良品率高等優(yōu)勢。在實驗室鈣鈦礦制備中，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(yīng)用，且取得較高穩(wěn)態(tài)輸出效率。復(fù)雜組分沉積速率控制與設(shè)備投資過高，制約了其大規(guī)模發(fā)展。

疊層電池

招商證券指出，除了單結(jié)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一步增效，有希望成為未來鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的主要路徑之一；同時，全鈣鈦礦疊層被視為終極的疊層技術(shù)（最高的理論效率），隨著未來鈣鈦礦核心瓶頸的突破，也有可能逐步應(yīng)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，鈣鈦礦晶體具有可調(diào)性，寬、窄帶隙不同的晶體，還進行鈣鈦礦與鈣鈦礦的疊層電池的制備。疊層的結(jié)構(gòu)分為相對簡單的四端疊層（僅光學(xué)耦合）與復(fù)雜的兩端疊層（光學(xué)+電學(xué)耦合）。二端疊層結(jié)構(gòu)需要設(shè)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(dǎo)致的光學(xué)損失，是制備超高效率疊層太陽能電池的有效手段。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題。

四端疊層相對簡單，前提是成熟的單結(jié)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玻璃連接，僅通過光學(xué)耦合，不涉及復(fù)雜的電流匹配，工藝上相對簡單。四端疊層發(fā)展的前提是穩(wěn)定、高效的單結(jié)鈣鈦礦，四端疊層也是主流單結(jié)廠商主張的疊層路線。

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一步增效，未來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。從短期的角度來看，鈣鈦礦可能仍然難以取代目前的晶硅電池。主動擁抱成熟的晶硅產(chǎn)業(yè)，發(fā)展鈣鈦礦/晶硅疊層，為晶硅電池進一步增效，或許會成為鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化的一條可行之路。同時，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(yīng)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、窄帶隙的錫氧化問題與互聯(lián)層結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)較大。

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關(guān)鍵詞： 招商證券 理論效率 解決方案