随着雙碳時(shí)代的(de)開(kāi)啓，新能源成為(wèi)近(jìn)幾年(nián)的(de)熱門投資賽道(dào)，其中又(yòu)以光(guāng)伏景氣度最佳。光(guāng)伏太陽能發電(diàn)，從(cóng)晶矽到非晶矽的(de)薄膜電(diàn)池及化(huà)合物(wù)電(diàn)池，技(jì)術發展日(rì)新月(yuè)異，下(xià)一代突破性的(de)光(guāng)伏發電(diàn)技(jì)術很(hěn)可能是由鈣钛礦引領的(de)，鈣钛礦太陽能電(diàn)池相(xiàng)對(duì)晶矽電(diàn)池有(yǒu)什麽優勢？目前處于産業(yè)化(huà)的(de)哪個(gè)階段？

鈣钛礦其實不是鈣、也不是钛、更不是礦，鈣钛礦指一大類化(huà)合物(wù)，具有(yǒu)與礦物(wù)鈣钛氧化(huà)物(wù)相(xiàng)同的(de)晶體(tǐ)結構，是分子(zǐ)通(tōng)式為(wèi)ABX3的(de)一類晶體(tǐ)材料，早在1839年(nián)，德國(guó)有(yǒu)位科(kē)學家(jiā)GustavRose，他(tā)發現(xiàn)了一種礦物(wù)，其元素組成為(wèi)CaTiO3，後來(lái)人(rén)們将具有(yǒu)這(zhè)種晶體(tǐ)結構的(de)物(wù)質統稱為(wèi)鈣钛礦。這(zhè)種晶體(tǐ)結構是一種立方體(tǐ)晶形，具有(yǒu)很(hěn)強的(de)光(guāng)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(de)有(yǒu)機(jī)無機(jī)雜(zá)化(huà)的(de)金(jīn)屬鹵化(huà)物(wù)半導體(tǐ)作(zuò)為(wèi)吸光(guāng)層材料的(de)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(de)晶矽電(diàn)池。

晶矽電(diàn)池（包括多晶矽、單晶矽，PERC、TOPCON，甚至是異質結HJT電(diàn)池）理(lǐ)論極限轉換效率大約在30%以內(nèi)，但(dàn)是鈣钛礦電(diàn)池，它的(de)理(lǐ)論效率可以達到33%，特别是鈣钛礦和(hé)晶矽疊在一起的(de)晶矽/鈣钛礦疊層電(diàn)池的(de)理(lǐ)論轉換效率可以接近(jìn)40%，如果在鈣钛礦中摻雜(zá)新型材料，理(lǐ)論轉換效率最高(gāo)可達45%，這(zhè)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于目前晶矽電(diàn)池轉換效率的(de)，當然這(zhè)隻是理(lǐ)論效率，從(cóng)理(lǐ)論效率到實驗室效率已經邁出了一大步，從(cóng)實驗室效率再到真正商業(yè)化(huà)量産之後的(de)産業(yè)效率還(hái)有(yǒu)很(hěn)長(cháng)的(de)路(lù)要走。

除了轉換效率高(gāo)，鈣钛礦電(diàn)池還(hái)有(yǒu)很(hěn)多好(hǎo)處，比如成本低(dī)，鈣钛礦是一大類化(huà)合物(wù)，它的(de)原材料都(dōu)是基礎化(huà)工(gōng)材料，不是什麽稀有(yǒu)元素，很(hěn)容易獲得，而制作(zuò)晶矽電(diàn)池的(de)材料矽就貴多了，因此在晶矽統治的(de)光(guāng)伏世界，矽料的(de)價格影響整個(gè)産業(yè)鏈的(de)産能及效益。

除了原材料成本低(dī)，鈣钛礦太陽能電(diàn)池的(de)能耗也更低(dī)，因為(wèi)鈣钛礦的(de)整個(gè)生(shēng)産過程工(gōng)藝溫度都(dōu)很(hěn)低(dī)，鈣钛礦産線上(shàng)工(gōng)藝溫度最高(gāo)不會超過120度，而晶矽電(diàn)池制造的(de)前端有(yǒu)很(hěn)多1000多度的(de)高(gāo)溫，比如說(shuō)像做矽料，還(hái)有(yǒu)後面的(de)拉晶切片都(dōu)是要到1400度以上(shàng)；所以晶矽的(de)整個(gè)生(shēng)産能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)高(gāo)于鈣钛礦。

從(cóng)整個(gè)産業(yè)鏈的(de)角度來(lái)看(kàn)，鈣钛礦太陽能電(diàn)池産業(yè)鏈具備天然垂直一體(tǐ)的(de)特性，相(xiàng)比目前晶矽電(diàn)池産業(yè)鏈，整個(gè)産業(yè)鏈條顯著縮短，從(cóng)目前鈣钛礦行業(yè)先行者的(de)生(shēng)産流程構建來(lái)看(kàn)，鈣钛礦太陽能電(diàn)池的(de)生(shēng)産流程簡單，可在45分鐘(zhōng)內(nèi)将玻璃、膠膜、靶材、化(huà)工(gōng)原料在單一工(gōng)廠(chǎng)內(nèi)加工(gōng)成為(wèi)組件(jiàn)，産業(yè)鏈顯著縮短，價值高(gāo)度集中。而晶矽電(diàn)池需要在四個(gè)不同工(gōng)廠(chǎng)（環節）內(nèi)分别加工(gōng)矽料、矽片、電(diàn)池、組件(jiàn)，此過程需要至少耗時(shí)3天。在我國(guó)目前龐大的(de)光(guāng)伏産業(yè)鏈條上(shàng)，矽料、矽片、電(diàn)池、組件(jiàn)每個(gè)環節都(dōu)有(yǒu)大量玩(wán)家(jiā)，而且巨頭林(lín)立，浪潮洶湧。随着鈣钛礦的(de)出現(xiàn)和(hé)推進，現(xiàn)在把持晶矽鏈條各個(gè)環節的(de)巨頭們是不是面臨着來(lái)自(zì)未來(lái)的(de)威脅呢(ne)？

從(cóng)目前情況來(lái)看(kàn)，鈣钛礦離真正商業(yè)化(huà)量産還(hái)比較遙遠(yuǎn)，形成對(duì)現(xiàn)有(yǒu)晶矽路(lù)線的(de)挑戰甚至颠覆将是很(hěn)多年(nián)以後的(de)事(shì)情。從(cóng)鈣钛礦的(de)物(wù)理(lǐ)結構來(lái)看(kàn)它的(de)生(shēng)産過程，如PVD鍍膜、塗布、激光(guāng)劃線、封裝等全流程，在還(hái)沒能真正實現(xiàn)量産的(de)時(shí)候它從(cóng)設備、材料體(tǐ)系到制造工(gōng)藝，都(dōu)有(yǒu)着需要跨越的(de)巨大挑戰。這(zhè)些挑戰中有(yǒu)一些環節相(xiàng)對(duì)好(hǎo)一點，比如 PVD鍍膜、激光(guāng)劃線這(zhè)些在面闆行業(yè)和(hé)傳統薄膜光(guāng)伏行業(yè)都(dōu)有(yǒu)參照(zhào)，但(dàn)鈣钛礦的(de)結晶工(gōng)藝（塗布環節）是一個(gè)全新的(de)工(gōng)藝過程。根據業(yè)內(nèi)人(rén)士的(de)分享，鈣钛礦比較大的(de)難點在于制造工(gōng)藝流程的(de)控制，特别是結晶的(de)控制，實驗室中測試的(de)鈣钛礦電(diàn)池都(dōu)是小(xiǎo)面積，比如1 cm²，鈣钛礦在小(xiǎo)尺寸可以用手工(gōng)的(de)操作(zuò)來(lái)獲得一個(gè)比較好(hǎo)的(de)晶體(tǐ)，但(dàn)是當尺寸大到一定程度必須基于量産工(gōng)藝。要從(cóng)實驗室的(de)1cm²擴展到實際應用中1m²或者更大面積，在這(zhè)個(gè)大面積掩模上(shàng)的(de)各個(gè)位置的(de)溶劑以一個(gè)均一的(de)恒定速度揮發掉，從(cóng)而形成一個(gè)均一穩定的(de)鈣钛礦薄膜，這(zhè)是工(gōng)藝上(shàng)最大的(de)挑戰。解決這(zhè)些問(wèn)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(de)發展方向還(hái)有(yǒu)很(hěn)長(cháng)的(de)路(lù)要走，預計(jì)到2024-2025年(nián)才會有(yǒu)GW級的(de)量産規模，目前對(duì)于鈣钛礦的(de)關注主要還(hái)是集中設備端的(de)研發、生(shēng)産和(hé)交付上(shàng)，産業(yè)界已經有(yǒu)很(hěn)多企業(yè)開(kāi)始研發并陸續交付相(xiàng)關的(de)生(shēng)産設備，畢竟産業(yè)革新，設備先行。鈣钛礦電(diàn)池制備涉及到四大類設備，分别是鍍膜設備、塗布設備、激光(guāng)設備、封裝設備，其中又(yòu)以鍍膜設備最為(wèi)核心。目前已經有(yǒu)企業(yè)量産了團簇型多腔式蒸鍍設備，還(hái)有(yǒu)的(de)企業(yè)推出了等離子(zǐ)體(tǐ)鍍膜RPD設備，以及本土(tǔ)非常優秀的(de)塗膜設備企業(yè)，成為(wèi)國(guó)內(nèi)首個(gè)可提供高(gāo)品質量産電(diàn)子(zǐ)級精密狹縫塗布設備的(de)本土(tǔ)公司。目前有(yǒu)些設備大廠(chǎng)已經能夠負擔起鈣钛礦量産裏面大設備的(de)環節，比如PVD、激光(guāng)、塗布機(jī)等，還(hái)有(yǒu)些重要的(de)輔助設備也會從(cóng)很(hěn)多小(xiǎo)而美(měi)的(de)企業(yè)湧現(xiàn)出來(lái)，一旦出現(xiàn)突破性的(de)技(jì)術及設備量産，将帶來(lái)巨大的(de)投資機(jī)會。

除了設備，在材料端，上(shàng)文(wén)也提到過，鈣钛礦産業(yè)鏈很(hěn)短，它不像晶矽還(hái)分成矽料、矽片、電(diàn)池、組件(jiàn)四個(gè)大環節。鈣钛礦産業(yè)鏈上(shàng)遊材料來(lái)看(kàn)，玻璃膠膜主要的(de)變化(huà)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的(de)，鈣钛礦時(shí)代，可能玻璃廠(chǎng)特别是FTO玻璃就是最重要的(de)上(shàng)遊材料。

 從(cóng)更長(cháng)的(de)時(shí)間(jiān)維度來(lái)看(kàn)，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(de)量産工(gōng)藝中達到較高(gāo)的(de)效率實現(xiàn)，那(nà)麽鈣钛礦一定會成為(wèi)市(shì)場(chǎng)的(de)主流，這(zhè)将是一個(gè)巨大的(de)技(jì)術叠代，值得我們長(cháng)期重點的(de)關注及跟蹤産業(yè)進展。

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