瞻觀前沿

鈣鈦礦太陽能電池是一種新型的太陽能電池技術(shù)，具有高效率和低成本的特點，因此備受關(guān)注。鈣鈦礦太陽能電池的研發(fā)和生產(chǎn)受到了全球范圍內(nèi)的關(guān)注，其性能的提升對太陽能行業(yè)的未來發(fā)展具有重要意義。

近日，巴西研究人員開發(fā)了一種通過將 MXene 納入電池結(jié)構(gòu)來提高鈣鈦礦太陽能電池效率和耐用性的方法。目前，這項研究成果發(fā)表在《材料化學(xué)雜志 C》上，有望顯著改進(jìn)太陽能電池技術(shù)，對工業(yè)生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展工作具有潛在影響。

該研究由巴西巴烏魯圣保羅州立大學(xué)(UNESP)的研究人員開發(fā)，他們使用了一種被稱為MXenes的二維材料。MXenes是一種具有類似石墨烯結(jié)構(gòu)的材料，由過渡金屬、碳和/或氮以及表面官能團(tuán)組成。這些材料具有高導(dǎo)電性、良好的熱穩(wěn)定性和高透射率的特性，這使它們成為提高太陽能電池性能的理想選擇。

在研究中，研究人員將MXene Ti3C2Tx添加到聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中，形成了一種鈍化涂層，然后將其旋涂在倒置太陽能電池的鈣鈦礦層頂部。這種鈍化涂層的作用是減輕多晶固體(在本例中為鈣鈦礦)的缺陷，從而提高電池的性能和穩(wěn)定性。實驗結(jié)果顯示，這種新的涂層策略將電池的功率轉(zhuǎn)換效率從19%提高到了22%，并且延長了電池的持續(xù)時間，沒有出現(xiàn)性能損害。

（圖片來源：攝圖網(wǎng)）

技術(shù)價值觀察

鈣鈦礦電池屬于第三代新型太陽能電池，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理和硅基電池差異較大，需全新的工藝流程和產(chǎn)線設(shè)備，因此產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)差異較大。

鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈上游包括TCO玻璃、靶材、POE膠膜、丁基膠等輔材以及鍍膜設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備、封裝設(shè)備等設(shè)備，其中以鍍膜設(shè)備(PVD、RPD)、涂布機(jī)、激光設(shè)備為核心;中游為鈣鈦礦電池及組件制造;下游為鈣鈦礦電池應(yīng)用，包括BIPV(光伏建筑一體化)、車載光伏、室內(nèi)光伏等。

巴西研究人員開發(fā)了一種通過將 MXene 納入電池結(jié)構(gòu)來提高鈣鈦礦太陽能電池效率和耐用性的方法，使鈣鈦礦太陽能電池效率提高到 22%，該技術(shù)處于鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

中國鈣鈦礦電池行業(yè)競爭者入場進(jìn)程

從企業(yè)入場進(jìn)程來看，天合光能、隆基綠能、晶澳科技等上市企業(yè)均較早入局電池行業(yè);纖納光電、萬度光能、曜能科技、大正微納、協(xié)鑫光電等非上市企業(yè)集中于2015年之后入場，專注鈣鈦礦電池研發(fā);仁爍光能最晚入場，于2021年成立，為行業(yè)內(nèi)唯一一家全鈣鈦礦疊層電池企業(yè)。

鈣鈦礦設(shè)備端各環(huán)節(jié)均有本土化布局

鈣鈦礦電池組件生產(chǎn)共需要鍍膜設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備、封裝設(shè)備四種設(shè)備，其中，鍍膜設(shè)備供應(yīng)商包括捷佳偉創(chuàng)、京山輕機(jī)、微導(dǎo)納米、眾能光電、理想晶延、紅太陽、奧來德等;涂布設(shè)備供應(yīng)商包括德滬涂膜、曼恩斯特;激光設(shè)備供應(yīng)商包括大族激光、帝爾激光、德龍激光、邁為股份、杰普特等;封裝設(shè)備供應(yīng)商主要有弗斯邁。鈣鈦礦組件生產(chǎn)中材料、工藝、設(shè)備互相配合鑄就鈣鈦礦企業(yè)的核心競爭力。

鈣鈦礦設(shè)備端發(fā)展較快，各工藝環(huán)節(jié)均有國內(nèi)本土公司布局，且領(lǐng)先企業(yè)已經(jīng)擁有整線設(shè)備的生產(chǎn)能力。目前捷佳偉創(chuàng)與眾能光電具備整線設(shè)備的生產(chǎn)能力，捷佳偉創(chuàng)設(shè)備種類涵蓋RPD、PVD、PAR、CVD、蒸發(fā)鍍膜及精密狹縫涂布、晶硅疊層印刷等;眾能光電已與國內(nèi)大型央國企、民營企業(yè)和知名高?？蒲袡C(jī)構(gòu)累計完成近200個單體工藝設(shè)備交付，產(chǎn)品包括涂布機(jī)、刮涂機(jī)、激光刻蝕機(jī)、PVD和ALD等。

鈣鈦礦電池理論極限轉(zhuǎn)換效率高

從技術(shù)路線來看，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。

鈣鈦礦電池?fù)碛懈叩睦碚撧D(zhuǎn)換效率，未來發(fā)展空間更大。追求持續(xù)的降本增效一直是光伏行業(yè)發(fā)展的主旋律，目前晶硅電池越來越接近29.4%的理論極限，發(fā)展?jié)摿τ邢?而鈣鈦礦電池?fù)碛懈叩?1%理論轉(zhuǎn)換效率上限，且可與其他電池進(jìn)行雙結(jié)、三結(jié)疊層，分別達(dá)到35%和45%的轉(zhuǎn)換效率。

中國鈣鈦礦電池技術(shù)賽道熱力圖

根據(jù)產(chǎn)業(yè)熱力圖顯示，目前鈣鈦礦電池關(guān)鍵技術(shù)強(qiáng)相關(guān)的城市集群主要集中在華東地區(qū)，尤其是揚州市成為重點發(fā)展區(qū)域。這些城市群已投入大量政策、資金、環(huán)境和人才資源用于鈣鈦礦電池研發(fā)，成為潛在的鈣鈦礦電池技術(shù)發(fā)展中心。根據(jù)熱力圖的分布華東地區(qū)有極大的可能性成為鈣鈦礦電池技術(shù)的先導(dǎo)區(qū)域。重點關(guān)注江蘇省揚州市高郵市、江蘇省常州市天寧區(qū)、江蘇省常州市鐘樓區(qū)等地的相關(guān)企業(yè)，以及這些地方對鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

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