2024年中國鈣鈦礦電池行業(yè)發(fā)展優(yōu)劣勢分析 降本增效優(yōu)勢顯著但穩(wěn)定性存在缺陷【組圖】

鈣鈦礦電池行業(yè)主要上市公司：寧德時代(300750.SZ);隆基綠能(601012.SH);天合光能(688599.SH);晶科能源(688223.SH);晶澳科技(002459.SZ);杭蕭鋼構(gòu)(600477.SH);寶馨科技(002514.SZ)等

本文核心數(shù)據(jù)：各類太陽能電池轉(zhuǎn)換效率;鈣鈦礦組件GW級別量產(chǎn)成本構(gòu)成

鈣鈦礦太陽能電池為第三代新型電池

太陽能電池可以分為三類：第一代晶硅電池、第二代化合物薄膜電池以及第三代新型電池。鈣鈦礦電池屬于第三代新型太陽能電池，具有原料無毒且儲量豐富、成本低、工藝簡單且可柔性制備等優(yōu)點，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展?jié)摿薮?，目前發(fā)展仍處于中試線階段。

鈣鈦礦電池優(yōu)點：轉(zhuǎn)換效率高+成本低

鈣鈦礦電池的研究起步較晚，但其轉(zhuǎn)換效率進步速度遠快于晶硅電池。單結(jié)鈣鈦礦電池僅用十余年時間就將轉(zhuǎn)換效率從3.8%提升至26.1%，晶硅/鈣鈦礦疊層電池轉(zhuǎn)換效率更是迅速升至33.9%，而晶硅太陽能電池達到26.1%的轉(zhuǎn)換效率用了近40年。

鈣鈦礦電池突飛猛進的發(fā)展得益于其優(yōu)秀的光電性質(zhì)。相比晶硅材料，鈣鈦礦材料具有更高的光吸收系數(shù)，且其電子和空穴的擴散長度大于百微米，遠遠大于鈣鈦礦材料對光子的吸收深度，有利于自由電子和空穴的輸運，可被陰陽電極完全收集，進而實現(xiàn)高效的光電轉(zhuǎn)化效率。

成本方面，鈣鈦礦電池的原材料成本較低。首先，鈣鈦礦層原材料均為基礎(chǔ)化工材料，儲量較豐富且價格較低;其次，鈣鈦礦原材料用量少，鈣鈦礦層厚度僅有500nm左右，單晶硅電池硅片平均厚度在150微米;再次，鈣鈦礦材料對于提純要求不高，對比硅基太陽能電池必須使用99.9999%高純硅，太陽能級鈣鈦礦材料純度要求95%以上即可。此外，鈣鈦礦材料本身占組件成本比例較低。以協(xié)鑫光電為例，GW級別量產(chǎn)鈣鈦礦材料占比3.1%，組件成本<1.0元/W;5-10GW級別量產(chǎn)，組件成本可降至0.5-0.6元/W。

總結(jié)來看，鈣鈦礦電池的降本增效優(yōu)勢明顯，產(chǎn)業(yè)化潛力十足。鈣鈦礦電池相對于晶硅電池效率上限更高，單結(jié)鈣鈦礦電池效率上限超30%，雙結(jié)疊層效率上限更有望接近45%，而晶硅電池效率難以突破30%。此外，鈣鈦礦電池相對于晶硅電池成本更低，可實現(xiàn)全口徑平價上網(wǎng)，而晶硅電池成本較高。同時，鈣鈦礦電池相對晶硅電池具備高弱光效應(yīng)，鈣鈦礦材料在陰雨天氣和日出日落等弱光環(huán)境均能工作。

鈣鈦礦電池痛點：材料不穩(wěn)定導(dǎo)致壽命衰減

鈣鈦礦及電池器件各材料穩(wěn)定性存在先天缺陷，容易導(dǎo)致組件在運行過程中壽命衰減。鈣鈦礦電池組件的不穩(wěn)定性主要來自于鈣鈦礦材料自身的不穩(wěn)定，以及器件各層材料之間的接觸面對器件性能的影響。

鈣鈦礦自身的不穩(wěn)定性可分為：1)物理不穩(wěn)定性，即材料本身分解能較低，離子容易發(fā)生擴散，溫度或者組分的差異會導(dǎo)致鈣鈦礦材料發(fā)生成分偏析或者相分離，影響鈣鈦礦層的光電性能和長期穩(wěn)定性;2)化學(xué)不穩(wěn)定性，即鈣鈦礦具有離子鍵合特性，并且組成離子均為離子勢較小的“軟”離子，且含有較易分解的有機銨離子，這使得鈣鈦礦體系形成能較小、缺陷密度較高、各組分反應(yīng)活性大，容易與環(huán)境中的水分子、空氣發(fā)生反應(yīng)，光照下發(fā)生相分離，同時大量缺陷的存在也使得離子遷移很容易發(fā)生，是鈣鈦礦太陽能電池存在“退常”現(xiàn)象的重要原因，離子遷移的累積會造成鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)的崩塌，極大地損害器件的長期穩(wěn)定性。

更多本行業(yè)研究分析詳見前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《中國鈣鈦礦電池（PSCs）產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景預(yù)測與投資戰(zhàn)略規(guī)劃分析報告》。

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