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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金屬鹵化物半導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驗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)換效率進一步提高29.8%，2022年7月瑞士洛桑聯(lián)邦理工學院突破31.3%。2023年11月3日，據(jù)美國國家可再生能源實驗室（NREL）最新認證報告顯示，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到33.9%，這是目前全球晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率的最高紀錄。

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示范活動的通知》，提出先進光伏產(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”突破實施方案的通知》，提出要重點發(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)范和引導作用，并輔以中國光伏協(xié)會持續(xù)完善鈣鈦礦行業(yè)標準和技術(shù)指標，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)化進程持續(xù)推進。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證技術(shù)方向，加速推進鈣鈦礦電池量產(chǎn)進程。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。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31%，多結(jié)鈣鈦礦電池理論最高轉(zhuǎn)換效率達45%，遠高于晶硅電池的29.4%?？蓪崿F(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)鈣鈦礦電池的實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為25.7%，理論轉(zhuǎn)換效率可以達到31%，疊層鈣鈦礦電池的理論轉(zhuǎn)換效率更是達到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)化進程正在加速。以美國、中國、歐洲為主導的研究團隊和公司，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。

當前，鈣鈦礦電池正處于實驗室到產(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驗室研發(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