2024年中國鈣鈦礦電池行業(yè)技術發(fā)展現(xiàn)狀分析 單結、疊層多元發(fā)展【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(600477.SH);寶馨科技(002514.SZ)等

本文核心指標：鈣鈦礦太陽能電池發(fā)電原理;鈣鈦礦電池結構;鈣鈦礦電池類型;各類太陽能電池理論極限轉換效率;鈣鈦礦電池不同技術路線優(yōu)劣勢對比

鈣鈦礦電池發(fā)電原理為光生伏特效應

鈣鈦礦太陽能電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池，其發(fā)電原理基于半導體的光生伏特效應，利用電子和空穴對產生電流。鈣鈦礦電池器件的工作機制總體可以被劃分為五個過程：光子吸收過程、激子擴散過程、激子解離過程、載流子傳輸過程以及電荷收集過程。經過五個過程后，自由電子通過電子傳輸層后被陰極層收集，自由空穴通過空穴傳輸層后被陽極收集，兩極形成電勢差，電池與外加負載構成閉合回路，回路中形成電流。

鈣鈦礦電池主要結構有三種

常見高效鈣鈦礦太陽能電池結構是由透明導電氧化物(FTO或ITO)、電子傳輸層(ETL)、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層(HTL)、金屬電極(背電極)組成的。根據電子傳輸層與空穴傳輸層位置不同，可分為正式結構電池(n-i-p)與反式結構電池(p-i-n);根據電荷傳輸層的形貌結構，可分為介孔結構和平面結構。目前反式平面結構為鈣鈦礦電池產業(yè)化進程中較為主流的選擇，布局該類電池的企業(yè)包括協(xié)鑫光電、極電光能等。

鈣鈦礦電池理論極限轉換效率高

從技術路線來看，鈣鈦礦電池主要有單結鈣鈦礦電池和疊層鈣鈦礦電池。如果一個鈣鈦礦電池只有鈣鈦礦本身的“三明治”結構，那么就是單結鈣鈦礦電池。所謂疊層鈣鈦礦電池，是指鈣鈦礦層可以堆疊在彼此之上，也可以堆疊在傳統(tǒng)晶硅太陽能電池之上，形成能夠吸收更寬太陽光譜的“串聯(lián)”電池。按照不同材料的堆疊，疊層鈣鈦礦電池的技術路線有晶硅/鈣鈦礦疊層電池、全鈣鈦礦疊層電池、薄膜電池(如銅銦鎵硒)/鈣鈦礦疊層電池等。

鈣鈦礦電池擁有更高的理論轉換效率，未來發(fā)展空間更大。追求持續(xù)的降本增效一直是光伏行業(yè)發(fā)展的主旋律，目前晶硅電池越來越接近29.4%的理論極限，發(fā)展?jié)摿τ邢?而鈣鈦礦電池擁有更高的31%理論轉換效率上限，且可與其他電池進行雙結、三結疊層，分別達到35%和45%的轉換效率。

量產技術路線存在差異

目前工業(yè)界出于穩(wěn)定性、效率、成本的統(tǒng)一考慮，基本比較認同：單結結構方面采用平面反式結構，疊層方式上采用兩端疊層。但在量產技術路線上存在差異，主要表現(xiàn)在做單結還是疊層電池，如果做疊層，是選擇鈣鈦礦/晶硅疊層，還是全鈣鈦礦疊層。

不同技術路線各有優(yōu)劣，目前晶硅大廠傾向選擇鈣鈦礦/晶硅疊層的路線，全鈣鈦礦路線比較適合初創(chuàng)企業(yè)。從技術現(xiàn)狀來看：1)效率上，鈣鈦礦/晶硅疊層發(fā)展最快，效率最高;2)光電損失上，單結電池損失最小;3)穩(wěn)定性上，全鈣鈦礦電池穩(wěn)定性最差;4)成本上，全鈣鈦礦電池成本度電最低;5)主流廠商選擇路線：量產階段單結和疊層電池廠商數量相近，戰(zhàn)略規(guī)劃階段則大部分廠商選擇疊層電池，其中晶硅大廠為發(fā)揮技術優(yōu)勢，首選鈣鈦礦/晶硅疊層。仁爍光能獨樹一幟選擇全鈣鈦礦疊層，為初創(chuàng)企業(yè)技術路線選擇提供參考。

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

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