降本提效是光伏行業(yè)的永恒主題。
經(jīng)過幾十年的發(fā)展，太陽能電池的發(fā)展已歷經(jīng)三代，晶硅、薄膜、新型太陽能電池，鈣鈦礦電池是第三代太陽能電池的代表。
近來鈣鈦礦技術(shù)被資本市場頻繁關(guān)注。鈣鈦礦作為新一代薄膜太陽能電池，其理論極限效率高達(dá)45%，目前實(shí)驗(yàn)室效率已經(jīng)突破30%。鈣鈦礦電池相對(duì)晶硅電池具有耗材少、成本低、產(chǎn)業(yè)鏈緊湊、總投資少的優(yōu)點(diǎn)。
隨著產(chǎn)業(yè)鏈不斷進(jìn)步，技術(shù)成熟，鈣鈦礦電池有望成為光伏電池下一代主流技術(shù)，推動(dòng)光伏行業(yè)提效降本、打開遠(yuǎn)期市場空間的下一代太陽能電池技術(shù)。預(yù)計(jì)未來10年鈣鈦礦太陽能電池滲透率從0增長至30%，空間巨大。
在多家企業(yè)的持續(xù)推進(jìn)背景下，鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)化的前景越來越明朗。機(jī)構(gòu)認(rèn)為在鈣鈦礦規(guī)模化進(jìn)程中優(yōu)先關(guān)注設(shè)備的投資機(jī)會(huì)。
鈣鈦礦電池成本優(yōu)勢(shì)突出
鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型材料作為吸光層的新型化合物薄膜太陽能電池，鈣鈦礦材料是鈣鈦礦太陽能電池的核心。鈣鈦礦并不是專指一種含鈣和鈦的某種化合物，而是一類具有ABX3結(jié)構(gòu)的晶體材料的總稱。
ABX3結(jié)構(gòu)的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替換，可選的材質(zhì)種類眾多。量產(chǎn)中鈣鈦礦層材料多采用有機(jī)無機(jī)雜化化合物，且厚度非常薄（0.1-0.5um)，相比晶硅電池（130-170um）耗材更少且成本低廉。
由于鈣鈦礦材料帶隙可調(diào)、光吸收系數(shù)較高，且對(duì)雜質(zhì)不敏感，其在弱光下仍具有突出的光電轉(zhuǎn)換效率，相比而言，晶硅弱光下發(fā)電效率極低，這也是鈣鈦礦光伏與傳統(tǒng)硅基光伏一個(gè)顯著區(qū)別。
僅經(jīng)過13年發(fā)展，鈣鈦礦電池效率就從3.8%提升至25.7%，鈣鈦礦電池極限轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)突出，遠(yuǎn)高于晶硅、HJT、TOPCon，且鈣鈦礦電池理論極限效率（ 31%）高于晶硅電池（29.4%）。
此外，鈣鈦礦電池可與多種類型電池疊層以進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率，晶硅/鈣鈦礦雙節(jié)疊層效率可達(dá)35%，三節(jié)層電池理論極限則可躍升至45%，目如果在鈣鈦礦中摻雜新型材料，其轉(zhuǎn)換效率最高可達(dá)50%。
總的來說，鈣鈦礦電池優(yōu)勢(shì)眾多，不僅工藝流程短（45分鐘），且僅在單一工廠即可完成組件，且鈣鈦礦電池產(chǎn)能投資額僅為晶硅的一半，此外鈣鈦礦原材料對(duì)雜質(zhì)不敏感，容易獲得，用量少，且能耗也較低，成本優(yōu)勢(shì)明顯。
綜合成本方面，相比于晶硅，鈣鈦礦也有很大優(yōu)勢(shì)，單瓦僅需5毛錢。單片組件成本結(jié)構(gòu)中，鈣鈦礦占比約為5%，玻璃、靶材等占2/3，單瓦總成本約為5毛到6毛錢，是晶硅電池極限成本的50%。
鈣鈦礦光伏電池產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是電池生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商，其中鍍膜設(shè)備是鈣鈦礦光電電池生產(chǎn)的核心設(shè)備，中游主要是電池生產(chǎn)商，下游是如BIPV、光伏電站等的應(yīng)用場景。
鈣鈦礦的制備工藝相較于硅基光伏更為簡單，工藝流程也相對(duì)簡單。當(dāng)前鈣鈦礦制備設(shè)備的工藝尚處于驗(yàn)證階段。從產(chǎn)業(yè)角度來看鈣鈦礦電池制備設(shè)備廠商多是訂單先行或是采取與其他生產(chǎn)廠商合作模式。
鈣鈦礦光伏電池的制備中，ETL(電子傳輸層)、HTL(空穴傳輸層)與鈣鈦礦吸光層是制備工藝中的核心環(huán)節(jié)，其中，鈣鈦礦吸光層的制備是最核心的環(huán)節(jié)。
鈣鈦礦光伏電池下游應(yīng)用場景較為廣闊，目前光伏電池的應(yīng)用場景如BIPV、集中式光伏電站皆是鈣鈦礦光伏電池的終端場景。
資本涌進(jìn)鈣鈦礦
從去年至今，一股席卷鈣鈦礦的資本熱潮正在一浪高過一浪。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，從2021年到2022年鈣鈦礦領(lǐng)域投資額已近百億。
遠(yuǎn)的不說，今年8月26日，兩筆鈣鈦礦領(lǐng)域的融資同時(shí)發(fā)布，分別是光晶能源獲得數(shù)千萬的天使輪融資和仁爍光能獲得了數(shù)億元的Pre-A輪融資。再看他們背后的資方，更是聚齊了創(chuàng)新工場、中科創(chuàng)星、險(xiǎn)峰長青、云啟資本等一眾明星機(jī)構(gòu)。
更早之前，騰訊、高瓴創(chuàng)投、凱輝、源碼資本、耀途資本、正軒投資、英諾天使基金等都有出手。
此外啟迪之星創(chuàng)投周林（化名）告訴我：“現(xiàn)在市面上已經(jīng)有大概二十個(gè)項(xiàng)目，而在2018年這個(gè)數(shù)字是不超過五個(gè)。在估值方面，今年團(tuán)隊(duì)一般的項(xiàng)目都會(huì)報(bào)到兩三億。團(tuán)隊(duì)不錯(cuò)的，天使輪都要報(bào)到五億左右。
在二級(jí)市場，鈣鈦礦帶來的追捧勢(shì)頭更加瘋狂。
一位從業(yè)者談到：“寧德時(shí)代在一次發(fā)布會(huì)上提及了自己在鈣鈦礦中試線的進(jìn)度。緊接著，二級(jí)市場上凡是跟鈣鈦礦相關(guān)的概念股都迎來了暴漲，其中一家設(shè)備商，股價(jià)更是連續(xù)八到十個(gè)漲停?！?br>
10月18日，寧德時(shí)代又公布了其在“鈣鈦礦太陽能電池及其制備方法、用電設(shè)備”上的專利，鈣鈦礦板塊又被推到臺(tái)前。
今年鈣鈦礦真的火了。周林說，她在咖啡廳等創(chuàng)始人的間隙，就聽到有人在談?wù)撯}鈦礦，而在四年前投資相關(guān)項(xiàng)目時(shí)，沒有想到這個(gè)技術(shù)在生活中出現(xiàn)的頻率會(huì)這么高。
當(dāng)然，這只是市場熱度的冰山一角。
HJT-鈣鈦礦疊層發(fā)展路徑愈發(fā)確定
異質(zhì)結(jié)電池和鈣鈦礦電池做疊層更為理想，可發(fā)揮異質(zhì)結(jié)電池填充因子高和開壓高 的優(yōu)勢(shì)，topcon 電池和鈣鈦礦電池做疊層需改動(dòng)環(huán)節(jié)相對(duì)較多，且會(huì)減少 topcon 電 池電流高的優(yōu)勢(shì)。一般來說，相比 topcon 電池，異質(zhì)結(jié)電池與鈣鈦礦電池進(jìn)行疊層 更為理想。
鈣鈦礦與異質(zhì)結(jié)具有良好的疊層電池匹配度，可形成較單結(jié) PSCs 效率更高的疊層 電池。異質(zhì)結(jié)是指將 P 型半導(dǎo)體與 N 型半導(dǎo)體制作在同一塊硅基片上，在交界面形 成的空間電荷區(qū)（PN 結(jié)），具有單向?qū)щ娦?。具有本征非晶層的硅異質(zhì)結(jié)電池片中 同時(shí)存在晶體和非晶體級(jí)別的硅，非晶硅能更好地實(shí)現(xiàn)鈍化效果，提高開路電壓和 轉(zhuǎn)換效率。疊層電池根據(jù)禁帶寬度從小到大，可依次將不同材料按從底向頂順序而 組成。
疊層電池上面是鈣鈦礦電池，底下是異質(zhì)結(jié)電池，鈣鈦礦吸收中短波長的光， 中長波的光透過鈣鈦礦由異質(zhì)結(jié)吸收，通過光學(xué)和疊層的設(shè)計(jì)來輸出超高電壓。在 轉(zhuǎn)化率貢獻(xiàn)上，異質(zhì)結(jié)可以貢獻(xiàn) 25%-26%的轉(zhuǎn)化率，而鈣鈦礦疊層則是增加其 3%-5% 增量效益。值得注意的是，由于鈣鈦礦電池與硅異質(zhì)結(jié)電池均為 P-N 結(jié)構(gòu)，如果將 二者直接串聯(lián)，接觸界面會(huì)形成反 PN 結(jié)，導(dǎo)致電壓相互抵消而不導(dǎo)電，需要增加過 渡層，隧穿結(jié)或過渡層也是 P-N 結(jié)構(gòu)，過渡層需要同時(shí)滿足可導(dǎo)電、透光性好、有 一定厚度幾個(gè)條件，來聯(lián)接兩個(gè)子電池。
鈣鈦礦-異質(zhì)結(jié)疊層電池是基于晶硅產(chǎn)業(yè)進(jìn)行發(fā)展，相比于純鈣鈦礦電池路線有望率 先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。對(duì)于許多有硅技術(shù)積累的公司來說，晶硅疊加鈣鈦礦是一個(gè)既能利用 原有產(chǎn)線和技術(shù)積累、又能降本增效的路線，且不像純鈣鈦礦電池一樣需要完全重塑產(chǎn)業(yè)鏈，相比于純鈣鈦礦電池可能更有希望率先實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
何時(shí)量產(chǎn)？
在全球氣候變化和“雙碳”目標(biāo)下，光伏技術(shù)發(fā)展深受世界各國廣泛重視。鈣鈦礦太陽能電池成本低、效率高，被認(rèn)為是最有希望實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)電的新型光伏技術(shù)之一。
鈣鈦礦太陽能電池是利用鈣鈦礦型“有機(jī)—金屬鹵化物雜化”半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池，屬于第三代太陽能電池，也被稱為新概念太陽能電池。
2022年4月2日，國家能源局發(fā)布的《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》提出，推動(dòng)高效鈣鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，研制基于溶液法與物理法的鈣鈦礦電池量產(chǎn)工藝制程設(shè)備，研發(fā)大面積、高效率、高穩(wěn)定性、環(huán)境友好型的鈣鈦礦電池，開展高效疊層電池制備及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究。
昆山協(xié)鑫光電CEO范斌曾表示，鈣鈦礦的度電成本有望比火電還低，跟火電拉開一毛錢到一毛五的成本差異，從而實(shí)現(xiàn)光伏對(duì)火電的大規(guī)模替代。業(yè)內(nèi)人士預(yù)計(jì)，鈣鈦礦的商業(yè)化仍處于起步階段，但不少產(chǎn)業(yè)資本已經(jīng)跑步入局。統(tǒng)計(jì)來看，今年預(yù)計(jì)有2GW的鈣鈦礦電池產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
文章來源： 認(rèn)是，投中網(wǎng)，網(wǎng)易財(cái)經(jīng)
