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鈣鈦礦電池現(xiàn)階段的研究方向主要為單結(jié)電池和多結(jié)疊層電池，兩種電池形式各有所長。

單結(jié)鈣鈦礦電池不需要依托PN結(jié)（由一個(gè)N型摻雜區(qū)和一個(gè)P型摻雜區(qū)緊密接觸所構(gòu)成）就能產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡單；搭配其他半導(dǎo)體材料實(shí)現(xiàn)疊層的多結(jié)鈣鈦礦電池則可以覆蓋大部分帶隙，實(shí)現(xiàn)光子全方位吸收，進(jìn)而帶動(dòng)電池效率成倍增長。

多家機(jī)構(gòu)認(rèn)為擁有高效率的疊層鈣鈦礦電池才是王道，范斌則表示，扎實(shí)做好單結(jié)鈣鈦礦才是行業(yè)發(fā)展的根本。

范斌此前接受媒體采訪時(shí)稱，不管用什么樣的疊層，首先都要把鈣鈦礦做好。公司曾投入不少資源進(jìn)行異質(zhì)結(jié)上鈣鈦礦的疊層開發(fā)，后來發(fā)現(xiàn)在玻璃上做鈣鈦礦的量產(chǎn)工藝還沒有完全開發(fā)好的時(shí)候，進(jìn)行鈣鈦礦/晶硅疊層開發(fā)是沒有基礎(chǔ)的。

“這是我們的看法，當(dāng)然也有人不這么看，也有一些企業(yè)選擇在硅片上做鈣鈦礦。最終的結(jié)果還是需要交給市場評判。”

4.1 單結(jié)電池結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率仍有提升空間

單結(jié)鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)可分為介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)。

相較于鈣鈦礦/晶硅疊層電池多達(dá)十幾層的結(jié)構(gòu)，平面結(jié)構(gòu)的單結(jié)鈣鈦礦電池僅有5層，分別是透明導(dǎo)電電極、電子傳輸層、鈣鈦礦光電吸收層、空穴傳輸層、金屬電極。其中，平面結(jié)構(gòu)中的反式結(jié)構(gòu)由于制備工藝簡單且成膜溫度較低，是鈣鈦礦電池廠商產(chǎn)業(yè)化過程中主要采用的結(jié)構(gòu)。

電池轉(zhuǎn)換效率方面，單結(jié)鈣鈦礦電池理論效率為33%，遠(yuǎn)高于晶硅的29.4%；但現(xiàn)階段鈣鈦礦電池主流廠商單結(jié)中試線效率仍在15%-16%左右，2023年內(nèi)或提升至18%，離鈣鈦礦理論效率仍有較大提升空間。

華泰證券認(rèn)為，短期內(nèi)，鈣鈦礦電池將通過材料改性、配方優(yōu)化、備制鈍化層等多路徑并行提效；長期來看，疊層是提效的終極手段，將打開鈣鈦礦效率天花板。

目前，單結(jié)鈣鈦礦組件產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展較為前列，其中協(xié)鑫光電、纖納光電已率先完成100MW單結(jié)鈣鈦礦組件中試線安裝。

據(jù)悉，協(xié)鑫光電生產(chǎn)的全球大尺寸鈣鈦礦組件（1m×2m）已經(jīng)下線。2022年北京冬奧會(huì)期間運(yùn)行的全球少有的鈣鈦礦光伏建筑項(xiàng)目采用的即是協(xié)鑫光電的鈣鈦礦組件。目前，其投建的全球100MW量產(chǎn)線已在昆山完成廠房和主要硬件建設(shè)，預(yù)計(jì)2023年量產(chǎn)組件產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)化效率將超過18%，未來將進(jìn)一步提升至25%以上。同時(shí)，公司GW級產(chǎn)線已在規(guī)劃中，目標(biāo)2024年下半年落地。

纖納光電已完成1.245×0.635m尺寸組件發(fā)布，功率可達(dá)130W。公司頭一條GW級產(chǎn)線預(yù)計(jì)2023年年底通線，預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)換效率可達(dá)20%。

另有極電光能756cm2大尺寸單結(jié)鈣鈦礦光伏組件轉(zhuǎn)換效率目前達(dá)到18.2%。

4.2 疊層電池轉(zhuǎn)換效率高，但多處于試驗(yàn)階段

疊層結(jié)構(gòu)是指不同光學(xué)帶隙的電池進(jìn)行堆疊，寬帶隙電池和窄帶隙電池分別吸收較高、較低的能量光子，實(shí)現(xiàn)子電池對太陽光譜分段利用。

疊層電池根據(jù)疊層數(shù)量可分為雙結(jié)、三結(jié)、四結(jié)等，目前結(jié)數(shù)高的是美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室發(fā)布的六結(jié)電池（砷化鎵），效率高達(dá)47.1%。

雖然增加電池結(jié)數(shù)可以提升電池效率，但所帶來的高成本也不容忽視。因此，目前常規(guī)的結(jié)構(gòu)是兩結(jié)疊層，其中又以效率較高的鈣鈦礦/晶硅疊層、鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層為兩結(jié)疊層的研究焦點(diǎn)。

鈣鈦礦/晶硅疊層是以晶硅作為底電池。

晶硅電池工藝成熟，作為底電池較為穩(wěn)定，研究進(jìn)展相對更快，目前已取得的實(shí)驗(yàn)室效率是2022年12月德國HZB研究中心認(rèn)證的32.5%。

從晶硅電池的適配程度來看，HJT相對更加合適。HJT具備良好的非晶硅鈍化層、對稱結(jié)構(gòu)以及透明導(dǎo)電氧化物（TCO），再加上鈣鈦礦/HJT疊層電池為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，可輸出超高電壓，實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到31.3%；對比Topcon疊層，鈣鈦礦與HJT疊層需要做的改造也更少。

目前，已有多家晶硅電池廠商涉足鈣鈦礦/HJT疊層電池。

華晟新能源已完成HJT-鈣鈦礦電池中試線，實(shí)現(xiàn)M6大面積疊層均勻制備，目標(biāo)效率為30%；寶馨科技（002514.SZ）計(jì)劃2年內(nèi)完成100MW鈣礦或HJT-鈣鈦礦疊層電池產(chǎn)線；中來股份（300393.SZ）涉足鈣鈦礦材料與HJT-疊層電池技術(shù)開發(fā)，目標(biāo)效率26%以上。

鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層是通過人工分別合成寬帶隙和窄帶隙鈣鈦礦，與鈣鈦礦/晶硅疊層相比，鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層效率逐步跟上、度電成本更低、工藝更簡單。

2022年12月底，經(jīng)日本JET第三方認(rèn)證，目前僅有的一家專注全鈣鈦礦疊層的廠商仁爍光能團(tuán)隊(duì)研發(fā)的全鈣鈦礦疊層電池穩(wěn)態(tài)光電實(shí)驗(yàn)室轉(zhuǎn)換效率達(dá)到29.0%，再次打破了該團(tuán)隊(duì)在2022年6月創(chuàng)造的28.0%的世界紀(jì)錄。

成本方面，鈣鈦礦/晶硅疊層度電成本為5.22美分/KWh，高于鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層的4.22美分/KWh；工藝方面，鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層是將頂電池涂抹在玻璃上，對比鈣鈦礦/晶硅疊層在晶硅絨面上涂抹更為簡單。