2024年中國(guó)鈣鈦礦電池行業(yè)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析 單結(jié)、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(shí)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

本文核心指標(biāo)：鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)電原理;鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu);鈣鈦礦電池類型;各類太陽(yáng)能電池理論極限轉(zhuǎn)換效率;鈣鈦礦電池不同技術(shù)路線優(yōu)劣勢(shì)對(duì)比

鈣鈦礦電池發(fā)電原理為光生伏特效應(yīng)

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽(yáng)能電池，其發(fā)電原理基于半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)，利用電子和空穴對(duì)產(chǎn)生電流。鈣鈦礦電池器件的工作機(jī)制總體可以被劃分為五個(gè)過(guò)程：光子吸收過(guò)程、激子擴(kuò)散過(guò)程、激子解離過(guò)程、載流子傳輸過(guò)程以及電荷收集過(guò)程。經(jīng)過(guò)五個(gè)過(guò)程后，自由電子通過(guò)電子傳輸層后被陰極層收集，自由空穴通過(guò)空穴傳輸層后被陽(yáng)極收集，兩極形成電勢(shì)差，電池與外加負(fù)載構(gòu)成閉合回路，回路中形成電流。

鈣鈦礦電池主要結(jié)構(gòu)有三種

常見高效鈣鈦礦太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)是由透明導(dǎo)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(jù)電子傳輸層與空穴傳輸層位置不同，可分為正式結(jié)構(gòu)電池(n-i-p)與反式結(jié)構(gòu)電池(p-i-n);根據(jù)電荷傳輸層的形貌結(jié)構(gòu)，可分為介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)。目前反式平面結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(zhuǎn)換效率高

從技術(shù)路線來(lái)看，鈣鈦礦電池主要有單結(jié)鈣鈦礦電池和疊層鈣鈦礦電池。如果一個(gè)鈣鈦礦電池只有鈣鈦礦本身的“三明治”結(jié)構(gòu)，那么就是單結(jié)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(yáng)能電池之上，形成能夠吸收更寬太陽(yáng)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(shù)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?fù)碛懈叩睦碚撧D(zhuǎn)換效率，未來(lái)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(lái)越接近29.4%的理論極限，發(fā)展?jié)摿τ邢?而鈣鈦礦電池?fù)碛懈叩?1%理論轉(zhuǎn)換效率上限，且可與其他電池進(jìn)行雙結(jié)、三結(jié)疊層，分別達(dá)到35%和45%的轉(zhuǎn)換效率。

量產(chǎn)技術(shù)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(rèn)同：?jiǎn)谓Y(jié)結(jié)構(gòu)方面采用平面反式結(jié)構(gòu)，疊層方式上采用兩端疊層。但在量產(chǎn)技術(shù)路線上存在差異，主要表現(xiàn)在做單結(jié)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(shù)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(shù)現(xiàn)狀來(lái)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(jié)電池?fù)p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(chǎn)階段單結(jié)和疊層電池廠商數(shù)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(shù)優(yōu)勢(shì)，首選鈣鈦礦/晶硅疊層。仁爍光能獨(dú)樹一幟選擇全鈣鈦礦疊層，為初創(chuàng)企業(yè)技術(shù)路線選擇提供參考。

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

同時(shí)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)研究報(bào)告、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃、園區(qū)規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商、產(chǎn)業(yè)圖譜、智慧招商系統(tǒng)、行業(yè)地位證明、IPO咨詢/募投可研、專精特新小巨人申報(bào)、十五五規(guī)劃等解決方案。如需轉(zhuǎn)載引用本篇文章內(nèi)容，請(qǐng)注明資料來(lái)源（前瞻產(chǎn)業(yè)研究院）。

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