瞻觀前沿

2009年，研究人員證明，由鈣鈦礦(特別是甲基銨溴化鉛和甲基銨碘化鉛)制成的太陽能電池具有優(yōu)異的光吸收能力。這些材料被稱為鹵化鉛鈣鈦礦或簡稱鈣鈦礦，標(biāo)志著光伏研究新途徑的開始。如今，很明顯，未來的太陽能電池很可能將這些鈣鈦礦與傳統(tǒng)硅結(jié)合起來。

Erkan Aydin、Stefaan De Wolf 和來自 KAUST 的團(tuán)隊研究了如何將這種串聯(lián)技術(shù)走出實驗室并擴(kuò)大規(guī)模用于商業(yè)制造。他們認(rèn)為，同時使用鈣鈦礦和硅太陽能電池可以最大限度地減少未轉(zhuǎn)化為電荷的損失，從而更好地利用陽光。

研究團(tuán)隊描繪了串聯(lián)太陽能電池制造的發(fā)展，這些發(fā)展可以增加尺寸和功率轉(zhuǎn)換效率。但他們強(qiáng)調(diào)，需要其他方法才能使其具有商業(yè)可行性。他們認(rèn)為，最大的挑戰(zhàn)是提高鈣鈦礦子電池的可靠性，需要更加集中的努力來實現(xiàn)長期穩(wěn)定的設(shè)備。

概念驗證串聯(lián)模塊已經(jīng)推出。然而，考慮到重大的實際挑戰(zhàn)，目前尚不清楚鈣鈦礦/硅串聯(lián)材料何時能達(dá)到市場級別。然而，成功開發(fā)高效商用太陽能電池對于滿足日益增長的能源需求同時減少對環(huán)境的影響至關(guān)重要。

(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。

科學(xué)家把鈣鈦礦與傳統(tǒng)硅結(jié)合，開發(fā)出高效商用太陽能電池，并研究了如何將這種串聯(lián)技術(shù)走出實驗室并擴(kuò)大規(guī)模用于商業(yè)制造。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。

鈣鈦礦電池主要結(jié)構(gòu)有三種

常見高效鈣鈦礦太陽能電池結(jié)構(gòu)是由透明導(dǎo)電氧化物(FTO或ITO)、電子傳輸層(ETL)、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層(HTL)、金屬電極(背電極)組成的。根據(jù)電子傳輸層與空穴傳輸層位置不同，可分為正式結(jié)構(gòu)電池(n-i-p)與反式結(jié)構(gòu)電池(p-i-n);根據(jù)電荷傳輸層的形貌結(jié)構(gòu)，可分為介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)。目前反式平面結(jié)構(gòu)為鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中較為主流的選擇，布局該類電池的企業(yè)包括協(xié)鑫光電、極電光能等。

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(yáng)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(yáng)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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標(biāo)簽： 鈦礦 電池 設(shè)備 隨筆