随着雙碳時(shí)代的開(kāi)啓，新能源成為(wèi)近幾年的熱門(mén)投資賽道(dào)，其中又以光伏景氣度最佳。光伏太陽能發電(diàn)，從晶矽到非晶矽的薄膜電(diàn)池及化合物電(diàn)池，技(jì)術(shù)發展日新月異，下一代突破性的光伏發電(diàn)技(jì)術(shù)很(hěn)可(kě)能是由鈣钛礦引領的，鈣钛礦太陽能電(diàn)池相對晶矽電(diàn)池有(yǒu)什麽優勢？目前處于産業化的哪個(gè)階段？

鈣钛礦其實不是鈣、也不是钛、更不是礦，鈣钛礦指一大(dà)類化合物，具有(yǒu)與礦物鈣钛氧化物相同的晶體(tǐ)結構，是分子通(tōng)式為(wèi)ABX3的一類晶體(tǐ)材料，早在1839年，德國有(yǒu)位科學家(jiā)GustavRose，他發現了一種礦物，其元素組成為(wèi)CaTiO3，後來(lái)人(rén)們将具有(yǒu)這種晶體(tǐ)結構的物質統稱為(wèi)鈣钛礦。這種晶體(tǐ)結構是一種立方體(tǐ)晶形，具有(yǒu)很(hěn)強的光電(diàn)轉換效率。

鈣钛礦太陽能電(diàn)池（PSCs）就是采用具有(yǒu)鈣钛礦晶體(tǐ)結構的有(yǒu)機無機雜化的金屬鹵化物半導體(tǐ)作(zuò)為(wèi)吸光層材料的電(diàn)池，屬于第三代太陽能薄膜電(diàn)池，區(qū)别于目前主流的晶矽電(diàn)池。

晶矽電(diàn)池（包括多(duō)晶矽、單晶矽，PERC、TOPCON，甚至是異質結HJT電(diàn)池）理(lǐ)論極限轉換效率大(dà)約在30%以內(nèi)，但(dàn)是鈣钛礦電(diàn)池，它的理(lǐ)論效率可(kě)以達到33%，特别是鈣钛礦和(hé)晶矽疊在一起的晶矽/鈣钛礦疊層電(diàn)池的理(lǐ)論轉換效率可(kě)以接近40%，如果在鈣钛礦中摻雜新型材料，理(lǐ)論轉換效率最高(gāo)可(kě)達45%，這是遠遠高(gāo)于目前晶矽電(diàn)池轉換效率的，當然這隻是理(lǐ)論效率，從理(lǐ)論效率到實驗室效率已經邁出了一大(dà)步，從實驗室效率再到真正商業化量産之後的産業效率還(hái)有(yǒu)很(hěn)長的路要走。

除了轉換效率高(gāo)，鈣钛礦電(diàn)池還(hái)有(yǒu)很(hěn)多(duō)好處，比如成本低(dī)，鈣钛礦是一大(dà)類化合物，它的原材料都是基礎化工材料，不是什麽稀有(yǒu)元素，很(hěn)容易獲得(de)，而制(zhì)作(zuò)晶矽電(diàn)池的材料矽就貴多(duō)了，因此在晶矽統治的光伏世界，矽料的價格影(yǐng)響整個(gè)産業鏈的産能及效益。

除了原材料成本低(dī)，鈣钛礦太陽能電(diàn)池的能耗也更低(dī)，因為(wèi)鈣钛礦的整個(gè)生(shēng)産過程工藝溫度都很(hěn)低(dī)，鈣钛礦産線上(shàng)工藝溫度最高(gāo)不會(huì)超過120度，而晶矽電(diàn)池制(zhì)造的前端有(yǒu)很(hěn)多(duō)1000多(duō)度的高(gāo)溫，比如說像做(zuò)矽料，還(hái)有(yǒu)後面的拉晶切片都是要到1400度以上(shàng)；所以晶矽的整個(gè)生(shēng)産能耗遠遠高(gāo)于鈣钛礦。

從整個(gè)産業鏈的角度來(lái)看，鈣钛礦太陽能電(diàn)池産業鏈具備天然垂直一體(tǐ)的特性，相比目前晶矽電(diàn)池産業鏈，整個(gè)産業鏈條顯著縮短(duǎn)，從目前鈣钛礦行(xíng)業先行(xíng)者的生(shēng)産流程構建來(lái)看，鈣钛礦太陽能電(diàn)池的生(shēng)産流程簡單，可(kě)在45分鍾內(nèi)将玻璃、膠膜、靶材、化工原料在單一工廠內(nèi)加工成為(wèi)組件，産業鏈顯著縮短(duǎn)，價值高(gāo)度集中。而晶矽電(diàn)池需要在四個(gè)不同工廠（環節）內(nèi)分别加工矽料、矽片、電(diàn)池、組件，此過程需要至少(shǎo)耗時(shí)3天。在我國目前龐大(dà)的光伏産業鏈條上(shàng)，矽料、矽片、電(diàn)池、組件每個(gè)環節都有(yǒu)大(dà)量玩家(jiā)，而且巨頭林立，浪潮洶湧。随着鈣钛礦的出現和(hé)推進，現在把持晶矽鏈條各個(gè)環節的巨頭們是不是面臨着來(lái)自未來(lái)的威脅呢？

從目前情況來(lái)看，鈣钛礦離真正商業化量産還(hái)比較遙遠，形成對現有(yǒu)晶矽路線的挑戰甚至颠覆将是很(hěn)多(duō)年以後的事情。從鈣钛礦的物理(lǐ)結構來(lái)看它的生(shēng)産過程，如PVD鍍膜、塗布、激光劃線、封裝等全流程，在還(hái)沒能真正實現量産的時(shí)候它從設備、材料體(tǐ)系到制(zhì)造工藝，都有(yǒu)着需要跨越的巨大(dà)挑戰。這些(xiē)挑戰中有(yǒu)一些(xiē)環節相對好一點，比如 PVD鍍膜、激光劃線這些(xiē)在面闆行(xíng)業和(hé)傳統薄膜光伏行(xíng)業都有(yǒu)參照，但(dàn)鈣钛礦的結晶工藝（塗布環節）是一個(gè)全新的工藝過程。根據業內(nèi)人(rén)士的分享，鈣钛礦比較大(dà)的難點在于制(zhì)造工藝流程的控制(zhì)，特别是結晶的控制(zhì)，實驗室中測試的鈣钛礦電(diàn)池都是小(xiǎo)面積，比如1 cm²，鈣钛礦在小(xiǎo)尺寸可(kě)以用手工的操作(zuò)來(lái)獲得(de)一個(gè)比較好的晶體(tǐ)，但(dàn)是當尺寸大(dà)到一定程度必須基于量産工藝。要從實驗室的1cm²擴展到實際應用中1m²或者更大(dà)面積，在這個(gè)大(dà)面積掩模上(shàng)的各個(gè)位置的溶劑以一個(gè)均一的恒定速度揮發掉，從而形成一個(gè)均一穩定的鈣钛礦薄膜，這是工藝上(shàng)最大(dà)的挑戰。解決這些(xiē)問題還(hái)需要時(shí)間(jiān)。

雖然鈣钛礦作(zuò)為(wèi)太陽能電(diàn)池未來(lái)的發展方向還(hái)有(yǒu)很(hěn)長的路要走，預計(jì)到2024-2025年才會(huì)有(yǒu)GW級的量産規模，目前對于鈣钛礦的關注主要還(hái)是集中設備端的研發、生(shēng)産和(hé)交付上(shàng)，産業界已經有(yǒu)很(hěn)多(duō)企業開(kāi)始研發并陸續交付相關的生(shēng)産設備，畢竟産業革新，設備先行(xíng)。鈣钛礦電(diàn)池制(zhì)備涉及到四大(dà)類設備，分别是鍍膜設備、塗布設備、激光設備、封裝設備，其中又以鍍膜設備最為(wèi)核心。目前已經有(yǒu)企業量産了團簇型多(duō)腔式蒸鍍設備，還(hái)有(yǒu)的企業推出了等離子體(tǐ)鍍膜RPD設備，以及本土非常優秀的塗膜設備企業，成為(wèi)國內(nèi)首個(gè)可(kě)提供高(gāo)品質量産電(diàn)子級精密狹縫塗布設備的本土公司。目前有(yǒu)些(xiē)設備大(dà)廠已經能夠負擔起鈣钛礦量産裏面大(dà)設備的環節，比如PVD、激光、塗布機等，還(hái)有(yǒu)些(xiē)重要的輔助設備也會(huì)從很(hěn)多(duō)小(xiǎo)而美的企業湧現出來(lái)，一旦出現突破性的技(jì)術(shù)及設備量産，将帶來(lái)巨大(dà)的投資機會(huì)。

除了設備，在材料端，上(shàng)文也提到過，鈣钛礦産業鏈很(hěn)短(duǎn)，它不像晶矽還(hái)分成矽料、矽片、電(diàn)池、組件四個(gè)大(dà)環節。鈣钛礦産業鏈上(shàng)遊材料來(lái)看，玻璃膠膜主要的變化就是鈣钛礦不再需要銀漿了，然後玻璃在裏面成本占比是最大(dà)的，鈣钛礦時(shí)代，可(kě)能玻璃廠特别是FTO玻璃就是最重要的上(shàng)遊材料。

 從更長的時(shí)間(jiān)維度來(lái)看，如果鈣钛礦能真如理(lǐ)論效率、實驗室效率那(nà)樣，在實際的量産工藝中達到較高(gāo)的效率實現，那(nà)麽鈣钛礦一定會(huì)成為(wèi)市場(chǎng)的主流，這将是一個(gè)巨大(dà)的技(jì)術(shù)叠代，值得(de)我們長期重點的關注及跟蹤産業進展。

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