鈣鈦礦電池專題研究：鈣鈦礦東風漸起，降本增效未來可期.pdf

鈣鈦礦光伏橫空出世，效率屢創新高。鈣鈦礦是以俄羅斯礦物學家 Perovski 的名字命名的， 最初單指鈦酸鈣（CaTiO3）這種礦物，后來把結構為 ABX3 以及與之類似的晶體統稱為鈣 鈦礦物質。隨后鈣鈦礦材料優異的性質被充分研究挖掘，電池效率也快速攀升至 25.7%， 在短短十余年內幾乎追趕上晶硅光伏電池過去四十余年的的最佳效率 26.7%，使其具備了 未來挑戰晶硅光伏電池主導地位的實力。

多種技術路線涌現，對硅基光伏是機遇也是挑戰。由于晶硅具有窄帶隙的特點，限制了其 最高轉換效率，通過將其與對應的寬帶隙吸光材料（1.6-1.7eV）結合構建疊層電池可有效 實現效率提升，目前鈣鈦礦/晶硅疊層電池的實驗室內最高效率已達到 31.3%，并有望在 未來繼續提升至 35%以上。雖然鈣鈦礦有望成為光伏領域的終極技術形態從而顛覆現有的 晶硅體系，但由于晶硅可以與鈣鈦礦做疊層電池，二者結合量產轉換效率有望做到 30%以 上，因此對于晶硅電池體系來說，鈣鈦礦也是一種發展機遇。

鈣鈦礦兩大困擾仍待解決。當前鈣鈦礦光伏產業化最大的障礙即材料穩定性較弱、電池壽 命較短。目前為止的研究表明，通過元素工程設計晶體結構穩定的鈣鈦礦材料，并結合界 面工程實現太陽能電池結構設計的優化，雜化鈣鈦礦太陽能電池的穩定性問題是有望完全 解決的。而實現高效率鈣鈦礦電池的大面積制備是其產業化的另一大挑戰。對大多數光伏 技術來說，大面積制備往往伴隨著電池效率的降低，這主要是由于電池面積增大伴隨著串 聯電阻的線性增大。對于鈣鈦礦電池而言，這種隨電池面積增加而性能降低的現象更加明 顯，未來也是需要解決的一大障礙。

上下游加快布局，產業化進程有望提速。近年來隨著市場對光伏技術的關注度不斷提升， 鈣鈦礦產業化布局也開始提速。業內企業在原材料、生產工藝、電池結構與設備端不斷取 得突破，努力去解決鈣鈦礦組件的穩定性、大面積制備和高效率的“不可能三角”問題。 在這個過程中，不僅有新勢力企業積極布局鈣鈦礦主產業鏈，更有傳統晶硅設備企業研發 鈣鈦礦核心設備并實現實驗線設備的交付。多方力量共同推動，鈣鈦礦產業化進程有望提 速，預計 2026 年鈣鈦礦組件產能有望達到 37GW。