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降本提效是光伏行業(yè)的永恒主題。

經(jīng)過幾十年的發(fā)展，太陽(yáng)能電池的發(fā)展已歷經(jīng)三代，晶硅、薄膜、新型太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦電池是第三代太陽(yáng)能電池的代表。

近來鈣鈦礦技術(shù)被資本市場(chǎng)頻繁關(guān)注。鈣鈦礦作為新一代薄膜太陽(yáng)能電池，其理論極限效率高達(dá)45%，目前實(shí)驗(yàn)室效率已經(jīng)突破30%。鈣鈦礦電池相對(duì)晶硅電池具有耗材少、成本低、產(chǎn)業(yè)鏈緊湊、總投資少的優(yōu)點(diǎn)。


隨著產(chǎn)業(yè)鏈不斷進(jìn)步，技術(shù)成熟，鈣鈦礦電池有望成為光伏電池下一代主流技術(shù)，推動(dòng)光伏行業(yè)提效降本、打開遠(yuǎn)期市場(chǎng)空間的下一代太陽(yáng)能電池技術(shù)。預(yù)計(jì)未來10年鈣鈦礦太陽(yáng)能電池滲透率從0增長(zhǎng)至30%，空間巨大。

在多家企業(yè)的持續(xù)推進(jìn)背景下，鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)化的前景越來越明朗。機(jī)構(gòu)認(rèn)為在鈣鈦礦規(guī)?；M(jìn)程中優(yōu)先關(guān)注設(shè)備的投資機(jī)會(huì)。

鈣鈦礦電池成本優(yōu)勢(shì)突出

鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型材料作為吸光層的新型化合物薄膜太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦材料是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的核心。鈣鈦礦并不是專指一種含鈣和鈦的某種化合物，而是一類具有ABX3結(jié)構(gòu)的晶體材料的總稱。

ABX3結(jié)構(gòu)的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替換，可選的材質(zhì)種類眾多。量產(chǎn)中鈣鈦礦層材料多采用有機(jī)無機(jī)雜化化合物，且厚度非常薄（0.1-0.5um)，相比晶硅電池（130-170um）耗材更少且成本低廉。



由于鈣鈦礦材料帶隙可調(diào)、光吸收系數(shù)較高，且對(duì)雜質(zhì)不敏感，其在弱光下仍具有突出的光電轉(zhuǎn)換效率，相比而言，晶硅弱光下發(fā)電效率極低，這也是鈣鈦礦光伏與傳統(tǒng)硅基光伏一個(gè)顯著區(qū)別。

僅經(jīng)過13年發(fā)展，鈣鈦礦電池效率就從3.8%提升至25.7%，鈣鈦礦電池極限轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)突出，遠(yuǎn)高于晶硅、HJT、TOPCon，且鈣鈦礦電池理論極限效率（ 31%）高于晶硅電池（29.4%）。


此外，鈣鈦礦電池可與多種類型電池疊層以進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率，晶硅/鈣鈦礦雙節(jié)疊層效率可達(dá)35%，三節(jié)層電池理論極限則可躍升至45%，目如果在鈣鈦礦中摻雜新型材料，其轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)50%。

總的來說，鈣鈦礦電池優(yōu)勢(shì)眾多，不僅工藝流程短（45分鐘），且僅在單一工廠即可完成組件，且鈣鈦礦電池產(chǎn)能投資額僅為晶硅的一半，此外鈣鈦礦原材料對(duì)雜質(zhì)不敏感，容易獲得，用量少，且能耗也較低，成本優(yōu)勢(shì)明顯。


綜合成本方面，相比于晶硅，鈣鈦礦也有很大優(yōu)勢(shì)，單瓦僅需5毛錢。單片組件成本結(jié)構(gòu)中，鈣鈦礦占比約為5%，玻璃、靶材等占2/3，單瓦總成本約為5毛到6毛錢，是晶硅電池極限成本的50%。

鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是電池生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商，其中鍍膜設(shè)備是鈣鈦礦光電電池生產(chǎn)的核心設(shè)備，中游主要是電池生產(chǎn)商，下游是如BIPV、光伏電站等的應(yīng)用場(chǎng)景。

鈣鈦礦的制備工藝相較于硅基光伏更為簡(jiǎn)單，工藝流程也相對(duì)簡(jiǎn)單。當(dāng)前鈣鈦礦制備設(shè)備的工藝尚處于驗(yàn)證階段。從產(chǎn)業(yè)角度來看鈣鈦礦電池制備設(shè)備廠商多是訂單先行或是采取與其他生產(chǎn)廠商合作模式。

鈣鈦礦光伏電池的制備中，ETL(電子傳輸層)、HTL(空穴傳輸層)與鈣鈦礦吸光層是制備工藝中的核心環(huán)節(jié)，其中，鈣鈦礦吸光層的制備是最核心的環(huán)節(jié)。

鈣鈦礦光伏電池下游應(yīng)用場(chǎng)景較為廣闊，目前光伏電池的應(yīng)用場(chǎng)景如BIPV、集中式光伏電站皆是鈣鈦礦光伏電池的終端場(chǎng)景。

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加速

2009-2019年，鈣鈦礦僅用了十年時(shí)間就實(shí)現(xiàn)了晶硅太陽(yáng)能電池用六十多年時(shí)間才完成的由技術(shù)誕生到實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率突破25%的提升。

2020年以來，學(xué)術(shù)界繼續(xù)探索提升技術(shù)穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換效率的機(jī)理研究，多項(xiàng)技術(shù)的突破使得鈣鈦礦具備走出實(shí)驗(yàn)室、走向產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)。

2022年，國(guó)內(nèi)圍繞鈣鈦礦領(lǐng)域的政策文件、產(chǎn)業(yè)落地、投融資活動(dòng)更為活躍。政策方面，多項(xiàng)國(guó)家部委頂層設(shè)計(jì)文件強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)鈣鈦礦等可再生能源前沿技術(shù)攻關(guān)；產(chǎn)業(yè)進(jìn)展方面，業(yè)內(nèi)耕耘多年的頭部領(lǐng)軍企業(yè)如協(xié)鑫光電、纖納光電均已于今年中率先開始百兆瓦量產(chǎn)中試線的生產(chǎn)調(diào)試工作。極電光能、萬度光能等新進(jìn)企業(yè)也于今年三季度開始百兆瓦量產(chǎn)中試線的設(shè)備進(jìn)場(chǎng)。


隨著多家的持續(xù)推進(jìn)，鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)化的前景越來越明朗。中金公司預(yù)計(jì)2023年上半年將是相關(guān)企業(yè)量產(chǎn)配方、設(shè)備驗(yàn)證的關(guān)鍵期。若成功，企業(yè)預(yù)計(jì)將會(huì)開始吉瓦級(jí)的產(chǎn)線建設(shè)。

目前鈣鈦礦組件處于從0到1的產(chǎn)業(yè)化初期，企業(yè)在電池結(jié)構(gòu)、材料體系、制備工藝、生產(chǎn)設(shè)備上各顯神通進(jìn)行路線驗(yàn)證，力圖突破穩(wěn)定性、大面積制備、效率三角難題。

2022年7月，纖納光電用于工商業(yè)分布式光伏的鈣鈦礦組件出貨，這標(biāo)志著鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)入落地階段，同時(shí)央企積極參與布局。銀河證券表示，目前在建及規(guī)劃產(chǎn)能近30GW，十四五期間在建及規(guī)劃產(chǎn)能有望到達(dá)50-75GW。

值得注意的是，目前鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化效率在16-18%。市場(chǎng)預(yù)計(jì)，到2023年中試組件效率將有可能達(dá)到19%左右。展望遠(yuǎn)期，單結(jié)鈣鈦礦組件通過規(guī)模效應(yīng)和主輔材國(guó)產(chǎn)化，有望最終實(shí)現(xiàn)效率25%，度電成本0.255元/度，較晶硅電池的極限低11%，從而提高鈣鈦礦技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，打開電站市場(chǎng)空間。

鈣鈦礦電池具備輕薄、透光性強(qiáng)、短波長(zhǎng)吸光能力強(qiáng)、弱光效應(yīng)好、可在柔性基材上制備的優(yōu)點(diǎn)?；谶@些特征，鈣鈦礦電池與晶硅電池存在差異化應(yīng)用場(chǎng)景，其中BIPV（光伏建筑一體化）和CIPV（車載光伏）領(lǐng)域應(yīng)用潛力最大。

根據(jù)中泰證券測(cè)算，2025年鈣鈦礦電池在BIPV領(lǐng)域的裝機(jī)量可達(dá)35GW，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)空間1472億元。

優(yōu)先關(guān)注設(shè)備、材料環(huán)節(jié)

鈣鈦礦電池被認(rèn)為是下一代太陽(yáng)能電池，具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著鈣鈦礦電池技術(shù)發(fā)展日益成熟，有望進(jìn)入量產(chǎn)階段，迎來爆發(fā)式增長(zhǎng)。

銀河證券建議關(guān)注鈣鈦礦規(guī)?；M(jìn)程中設(shè)備投資機(jī)會(huì)，十四五期間十四五期間在建及規(guī)劃產(chǎn)能有望到達(dá)50-75GW，設(shè)備需求預(yù)計(jì)175-263億元。建議關(guān)注價(jià)值量大的PVD/RPD設(shè)備、確定性需求強(qiáng)且主流電池片環(huán)節(jié)滲透率提升的激光設(shè)備廠商、蒸鍍?cè)O(shè)備。

中泰證券等機(jī)構(gòu)除設(shè)備外，還看好材料環(huán)節(jié)的TCO玻璃。TCO玻璃是鈣鈦礦電池的核心材料，機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)隨著后續(xù)鈣鈦礦電池的商業(yè)化步伐加快，TCO玻璃需求將大幅度增長(zhǎng)。

①設(shè)備企業(yè)：捷佳偉創(chuàng)：RPD和磁控濺射設(shè)備；京山輕機(jī)：蒸鍍?cè)O(shè)備（用于電極層、鈣鈦礦層沉積）；杰普特、帝爾激光、德龍激光：3道激光刻線及激光清邊；西子潔能：參股眾能光電10%，眾能光電為鈣鈦礦設(shè)備頭部標(biāo)的。

②材料企業(yè)。金晶科技：TCO導(dǎo)電玻璃（TCO玻璃占鈣鈦礦電池組件成本達(dá)30%左右，在晶硅電池組件中光伏玻璃僅占7%左右成本）。

原標(biāo)題： 鈣鈦礦電池，光伏領(lǐng)域的顛覆者？