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發(fā)布時間：2024-10-25 來源：元祿光電公眾號
鈣鈦礦電池行業(yè)概述
鈣鈦礦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能電池，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。
當(dāng)前，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(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。
鈣鈦礦最早是1839年德國科學(xué)家GustavRose發(fā)現(xiàn)，2006年鈣鈦礦首次應(yīng)用于光伏電池，2009年日本科學(xué)家Miyasaka率先將鈣鈦礦材料用于染料敏化太陽能電池作為吸光材料，獲得了3.8%的光電轉(zhuǎn)化效率。2021年10月，韓國蔚山國家科技研究所的單結(jié)鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率25.8%，2022年8月中國中科院半導(dǎo)體研究所的光電轉(zhuǎn)換效率25.6%。2020年10月，美國能源部可再生能源實(shí)驗(yàn)室的全鈣鈦礦疊層電池光電轉(zhuǎn)換效率23.1%，中國南京大學(xué)譚海仁課題組的光電轉(zhuǎn)換效率突破28.0%。2020年12月，英國牛津光伏的鈣鈦礦/晶硅疊層電池光電轉(zhuǎn)換效率29.5%；2021年11月德國亥姆霍茲中心將光電轉(zhuǎn)換效率進(jìn)一步提高29.8%，2022年7月瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院突破31.3%。2023年11月3日，據(jù)美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）最新認(rèn)證報告顯示，由中國光伏企業(yè)——隆基綠能科技股份有限公司自主研發(fā)的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達(dá)到33.9%，這是目前全球晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率的最高紀(jì)錄。
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(shí)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。
鈣鈦礦電池行業(yè)發(fā)展政策
作為第三代非硅薄膜電池的代表，鈣鈦礦電池具有高光電轉(zhuǎn)換效率、低成本、低能耗、應(yīng)用場景廣的優(yōu)勢，近年來獲得了國家和地方政策的大力支持。2023年1月，工業(yè)和信息化部等六部門印發(fā)《關(guān)于推動能源電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》，提出要統(tǒng)籌開發(fā)鈣鈦礦電池（含鈣鈦礦/晶硅疊層電池）、非晶硅/微晶硅/多晶硅薄膜電池、化合物薄膜電池等高效薄膜電池技術(shù)。開發(fā)BIPV構(gòu)件、車船用構(gòu)件、戶外用品等產(chǎn)品，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。2023年11月，工信部等五部門印發(fā)《關(guān)于開展第四批智能光伏試點(diǎn)示范活動的通知》，提出先進(jìn)光伏產(chǎn)品。包括高效晶硅太陽能電池（轉(zhuǎn)換效率在25%以上）、鈣鈦礦及疊層太陽能電池、先進(jìn)薄膜太陽能電池，以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈配套高質(zhì)量、高可靠、低成本設(shè)備及材料等方向。2024年3月，河南省人民政府辦公廳印發(fā)《河南省加快制造業(yè)“六新”突破實(shí)施方案的通知》，提出要重點(diǎn)發(fā)展晶體硅光伏電池材料和化合物薄膜，開發(fā)大尺寸單晶硅、多晶硅太陽能硅材料、多晶硅薄膜等，研發(fā)新型高效鈣鈦礦電池材料和銅銦鎵硒等薄膜電池材料，打造“硅烷—顆粒硅—單晶硅片—電池片—組件—電站”產(chǎn)業(yè)鏈。
未來，中國將繼續(xù)充分發(fā)揮規(guī)范和引導(dǎo)作用，并輔以中國光伏協(xié)會持續(xù)完善鈣鈦礦行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)指標(biāo)，國內(nèi)鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)頂層架構(gòu)將更為完善，市場規(guī)模有望迎來高速增長。
相關(guān)報告：智研咨詢發(fā)布的《2024年中國鈣鈦礦電池行業(yè)市場規(guī)模及產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景分析報告》
鈣鈦礦電池行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
目前，國內(nèi)新興鈣鈦礦電池企業(yè)紛紛涌現(xiàn)，鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程持續(xù)推進(jìn)。鈣鈦礦技術(shù)目前尚處于產(chǎn)業(yè)化早期，電池結(jié)構(gòu)、材料體系、制備工藝、生產(chǎn)設(shè)備仍在持續(xù)迭代中，鈣鈦礦電池廠商積極驗(yàn)證技術(shù)方向，加速推進(jìn)鈣鈦礦電池量產(chǎn)進(jìn)程。據(jù)統(tǒng)計，2023年我國鈣鈦礦電池新增產(chǎn)能約為0.5GW，主要來源仁爍光能150MW鈣鈦礦光伏組件項(xiàng)目的順利竣工投產(chǎn)、萬度光能200MW級可印刷介觀鈣鈦礦太陽能電池大試線落地等項(xiàng)目投產(chǎn)。
目前，鈣鈦礦電池已經(jīng)步入商業(yè)化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2023年中國鈣鈦礦池滲透率約為0.2%。隨著鈣鈦礦電池技術(shù)的不斷提升，未來我國鈣鈦礦電池滲透率有望隨之增長。
目前，主流光伏晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率已接近天花板29.4%，在理論極限下，晶硅太陽能電池、PERC單晶硅電池、HJT電池、TOPcon電池的極限轉(zhuǎn)換效率分別為29.40%、24.50%、27.50%、28.70%。而單結(jié)鈣鈦礦電池理論最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)31%，多結(jié)鈣鈦礦電池理論最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)45%，遠(yuǎn)高于晶硅電池的29.4%?？蓪?shí)現(xiàn)的工程極限效率是27.1%，量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率為24.2%；而單結(jié)鈣鈦礦電池的實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為25.7%，理論轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到31%，疊層鈣鈦礦電池的理論轉(zhuǎn)換效率更是達(dá)到45%，具有較高的天花板。未來伴隨鈣鈦礦技術(shù)的逐步成熟，鈣鈦礦電池的光電轉(zhuǎn)換效率具備較高的提升空間。
鈣鈦礦電池競爭格局
目前，全球鈣鈦礦電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程正在加速。以美國、中國、歐洲為主導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)和公司，正通過材料創(chuàng)新、工藝優(yōu)化、系統(tǒng)集成等方式，不斷刷新鈣鈦礦電池的性能記錄。當(dāng)前，國內(nèi)鈣鈦礦電池廠商可分為上市企業(yè)和非上市企業(yè)兩大競爭派系。上市企業(yè)包括寧德時代、隆基綠能、天合光能、晶澳科技、杭蕭鋼構(gòu)、寶馨科技等電池行業(yè)龍頭企業(yè)，多具有晶硅電池背景，正向鈣鈦礦/晶硅疊層電池方向努力；非上市企業(yè)包括協(xié)鑫光電、纖納光電、大正微納、極電光能、萬度光能、無錫光電、仁爍光能、無限光電、脈絡(luò)能源等，以單結(jié)鈣鈦礦電池為主要產(chǎn)業(yè)化方向。
當(dāng)前，鈣鈦礦電池正處于實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展階段，鈣鈦礦電池行業(yè)上市公司基本處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)和中試線建設(shè)階段。從產(chǎn)品路線來看，鈣鈦礦電池可分為單結(jié)電池和疊層電池，大部分上市公司走疊層發(fā)展路線，隆基綠能、天合光能、杭蕭鋼構(gòu)大力研發(fā)鈣鈦礦/晶硅疊層太陽電池，晶科能源布局Topcon/鈣鈦礦疊層太陽能電池，寶馨科技則專注于鈣鈦礦/異質(zhì)結(jié)疊層電池技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化。
鈣鈦礦電池行業(yè)發(fā)展趨勢
鈣鈦礦材料本身的廉價易得性以及對缺陷的高容忍度，使得鈣鈦礦電池在成本控制方面具備了顯著的優(yōu)勢，進(jìn)一步提升了其市場競爭力。未來，隨著鈣鈦礦電池生產(chǎn)效率的不斷提高，鈣鈦礦組件成本有望進(jìn)一步降低。隨著纖納光電、協(xié)鑫光能等企業(yè)產(chǎn)線的順利投產(chǎn)，2023年全球鈣鈦礦電池產(chǎn)能約為2.11GW，2030年鈣鈦礦電池產(chǎn)能約為158GW，對應(yīng)市場規(guī)模分別為3.6億元和950億元。未來，鈣鈦礦電池市場規(guī)模有望呈現(xiàn)持續(xù)增長趨勢。未來，柔性鈣鈦礦電池憑借其獨(dú)特的優(yōu)勢，有望成為光伏建筑一體化（如窗戶、建筑物側(cè)面）、柔性場景（如柔性顯示器、可穿戴衣服、帳篷、移動電源等便攜式設(shè)備）等差異化應(yīng)用場景的主流產(chǎn)品。
來源：智研咨詢
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