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導(dǎo)讀：鉛鹵鈣鈦礦半導(dǎo)體材料具有帶隙可調(diào)、缺陷容忍度高、原材料簡單易得、可溶液法制備等特點，在光伏、輻射檢測、照明顯示、催化等多個領(lǐng)域具有巨大發(fā)展?jié)摿Α?br />
得益于全球研究機構(gòu)的關(guān)注和資源投入，經(jīng)過短短十余年的發(fā)展，光伏電池單結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率已達到25.7%，與晶硅相結(jié)合的疊層電池效率已達29.8%。

隨著鈣鈦礦光伏技術(shù)的不斷成熟及市場對更高轉(zhuǎn)化率的需求，其產(chǎn)業(yè)化進程正在穩(wěn)步推進，預(yù)計未來將成為光伏產(chǎn)業(yè)重要的組成部分。

根據(jù)國際能源署數(shù)據(jù)，2020年全球新增光伏發(fā)電裝機達到139GW，累計裝機達到760GW，光伏發(fā)電占全球總發(fā)電量的3.7%。其中，中國新增裝機48GW，累計裝機253GW，是全球最大的光伏發(fā)電應(yīng)用市場。

在制造端，中國的多晶硅料、硅片、電池片和組件產(chǎn)量均連續(xù)多年穩(wěn)居全球首位。預(yù)計到2050年，全球光伏累計裝機將超過12,000GW，發(fā)電總量占比將超過25%。

光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件，能夠?qū)⑻柲苤苯愚D(zhuǎn)化為電能。能量轉(zhuǎn)換效率是光伏組件的核心技術(shù)參數(shù)，更高的轉(zhuǎn)換效率是光伏技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷追求的目標(biāo)，是光伏發(fā)電成本持續(xù)下降的源動力。

應(yīng)用晶硅技術(shù)產(chǎn)品的市場占有率超過96%，其他4%為薄膜技術(shù)。已經(jīng)量產(chǎn)的薄膜技術(shù)包括碲化鎘（CdTe）和銅銦鎵硒（CIGS）。相對于薄膜技術(shù)，晶硅技術(shù)的量產(chǎn)成本更低，轉(zhuǎn)換效率更高，是光伏產(chǎn)業(yè)的主流。

鈣鈦礦材料在光伏產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用主要有兩個技術(shù)方向：單結(jié)和疊層。單結(jié)鈣鈦礦技術(shù)與其他薄膜技術(shù)相似，預(yù)期轉(zhuǎn)換效率低于傳統(tǒng)晶硅技術(shù)，但制造成本有望低于目前已產(chǎn)業(yè)化的薄膜技術(shù)。鈣鈦礦與晶硅相結(jié)合的疊層技術(shù)兼具高轉(zhuǎn)換效率和低制造成本的優(yōu)點，有望成為未來光伏產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展方向。

鈣鈦礦被產(chǎn)業(yè)認為是極具潛力的下一代光伏材料，全球在鈣鈦礦光伏技術(shù)的的產(chǎn)業(yè)化進程中齊頭并進，中國目前在晶硅全產(chǎn)業(yè)鏈的材料、裝備、產(chǎn)品制造和系統(tǒng)集成應(yīng)用等細分領(lǐng)域均處于世界領(lǐng)先地位。

高效光伏技術(shù)的開發(fā)是國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展綱要、“十四五”規(guī)劃、“3060”碳達峰與碳中和等目標(biāo)實現(xiàn)的重點任務(wù)?，F(xiàn)有的商業(yè)化光伏技術(shù)由于受材料、工藝及器件結(jié)構(gòu)、工作原理的限制，其效率提升和成本降低的空間有限，難以滿足未來光伏行業(yè)對廉價太陽能電能的需求。為此，迫切需要發(fā)展下一代新型太陽能電池，破解在廉價的條件下實現(xiàn)高效穩(wěn)定的光伏器件難題。

與傳統(tǒng)晶硅太陽能電池相比，鈣鈦礦光伏電池的工藝簡單，設(shè)備和制備成本更低，且有著極低的單位能耗，可以有效降低度電成本。目前鈣鈦礦太陽能電池尚在產(chǎn)業(yè)化初期，主要瓶頸在于長期穩(wěn)定性和大面積制備工藝。

根據(jù)鈣鈦礦光伏電池的結(jié)構(gòu)區(qū)別，可將電池類型分為三條主流技術(shù)路線：鈣鈦礦單結(jié)電池、四端和兩端鈣鈦礦/晶硅疊層電池。光伏電池的基本原理是在半導(dǎo)體材料中通過光照產(chǎn)生光生載流子，并通過選擇性傳輸層將電子和空穴分離并產(chǎn)生電壓和電流，從而實現(xiàn)光子的能量轉(zhuǎn)換，但三者的器件結(jié)構(gòu)和對光子的利用率有較大的區(qū)別。

1、鈣鈦礦單結(jié)電池：

國內(nèi)外已有數(shù)家企業(yè)進入中試階段，大面積組件的效率在15%以下，目前和晶硅組件的效率依舊相差甚遠。鈣鈦礦組件的造價未來在大范圍量產(chǎn)后預(yù)計會略低于晶硅組件。由于其目前較低的效率，度電成本未來仍可能高于晶硅組件。但值得注意的是，鈣鈦礦單結(jié)組件可以切入細分的領(lǐng)域，例如BIPV，柔性組件或者空間應(yīng)用。

2、四端鈣鈦礦/晶硅疊層電池:

疊層太陽能電池技術(shù)旨在突破單結(jié)太陽能電池的Shockley–Queisser極限（例如晶硅的理論極限小于30%），在高效轉(zhuǎn)換光子能量的基礎(chǔ)上將理論極限推至40%以上。其中四端疊層將晶硅電池和鈣鈦礦電池分開制備，僅在組件端進行整合。目前產(chǎn)業(yè)界僅有試驗性的嘗試，還未進入中試階段。

3、兩端鈣鈦礦/晶硅疊層電池:

和四端疊層電池相比，兩端疊層電池在成本上的優(yōu)勢更明顯，首先可以減少一層透明導(dǎo)電電極的制備，其次良品率由于單片電池面積的急劇減小而大幅上升，同時兩端疊層的理論極限上限也相對更高。雖然疊層組件制備成本會比晶硅組件略高，但由于其更高的能量轉(zhuǎn)換效率，度電成本會更低。目前產(chǎn)業(yè)界有英國的牛津光伏進入中試階段。

光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)鏈上游由光伏電池相關(guān)原材料組成，包括硅料、多晶硅、單晶硅等；中游則是電池片、電池組件的生產(chǎn)或系統(tǒng)集成；下游為光伏發(fā)電的應(yīng)用，包括集中式的大型區(qū)域性地面光伏發(fā)電系統(tǒng)，和企業(yè)廠房園區(qū)房屋屋頂使用的分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)。

在功能性材料領(lǐng)域，高瓴投資了研一新材，其以鋰電池新型功能材料為核心業(yè)務(wù)，聚焦“太陽能光伏+鋰電/硫鋰儲能”等新能源領(lǐng)域，開展相關(guān)材料的研發(fā)合作。在組建材料領(lǐng)域，高瓴投資的永臻科技，在鎂鋁合金生產(chǎn)及加工行業(yè)處于國際領(lǐng)先優(yōu)勢，公司建有10條鋁合金太陽能光伏邊框生產(chǎn)線，專注成為太陽能應(yīng)用解決方案行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。在鈣鈦礦電池領(lǐng)域，高瓴投資了曜能科技，曜能科技是全球最早進行鈣鈦礦太能能電池產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的研發(fā)團隊之一，專注于鈣鈦礦/晶硅疊層電池工藝和材料穩(wěn)定性提升等核心技術(shù)，進一步降低光伏發(fā)電成本。

原標(biāo)題：鈣鈦礦：技術(shù)趨動光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展