瞻觀前沿

中國科學技術大學再次傳來了好消息。該校徐集賢教授團隊在鈣鈦礦太陽電池的研究上取得了重大突破，成功將鈣鈦礦電池的穩(wěn)態(tài)效率提升至26.7%，刷新了世界紀錄，目前該成果已被國際權威的世界紀錄榜《Solar cell efficiency tables》(Version 64)正式收錄，并于7月3日對外發(fā)布。

我們新的世界紀錄26.7%，正逐漸逼近理論極限，單從效率來看已與和四年前的晶硅效率已經持平了，是我們對反式結構繼續(xù)深入研究突破的結果。徐集賢如是說。

據了解，自2022年以來，該團隊已三次代表中國科學技術大學在鈣鈦礦太陽電池領域刷新世界紀錄。

鈣鈦礦太陽能電池是一種新型的太陽能電池，其獨特的三明治結構和基于光伏效應的工作原理，使得它在能量轉換效率上展現出驚人的潛力。當太陽光照射到鈣鈦礦半導體材料上時，光子被吸收并激發(fā)出電子，這些電子與空穴之間形成的電勢差，通過電荷傳輸層的提取，最終實現了對外的電能輸出。這一過程不僅高效，而且環(huán)保，是未來清潔能源領域的重要發(fā)展方向。

鈣鈦礦太陽能電池是目前最具前景的新型太陽能電池之一。鈣鈦礦材料所需的關鍵元素在地殼中儲量豐富，該特點為其大規(guī)模商業(yè)化生產提供了堅實的基礎。相比傳統(tǒng)太陽能電池材料，鈣鈦礦電池不僅成本更低廉，而且轉換效率更高，應用前景極為廣闊。

(圖片來源：攝圖網)

技術價值觀察

鈣鈦礦電池產業(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備、涂布設備、激光設備、封裝設備等設備，其中以鍍膜設備(PVD、RPD)、涂布機、激光設備為核心;中游為鈣鈦礦電池及組件制造;下游為鈣鈦礦電池應用，包括BIPV(光伏建筑一體化)、車載光伏、室內光伏等。

中國科學技術大學徐集賢教授團隊創(chuàng)造了鈣鈦礦電池穩(wěn)態(tài)效率的認證世界紀錄26.7%，該技術處于鈣鈦礦電池產業(yè)鏈中游環(huán)節(jié)。

宏觀市場觀察

鈣鈦礦電池穩(wěn)定性與效率雙提升

近幾年來，學術與工業(yè)界的研究人員通過不斷優(yōu)化鈣鈦礦太陽能電池的配方和工藝，一定程度上提升了鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性。根據《2023-2024CPIA光伏技術路線圖》，目前，小電池片實驗室最高轉換效率為26.1%，玻璃基小組件最高轉換效率為22.7%。處于小規(guī)模試驗線量產階段的玻璃基組件中試最高轉換效率達到20.6%(1200cm2)，玻璃基量產組件最高轉換效率為18.2%。

鍍膜、涂布、激光刻蝕為制備過程核心環(huán)節(jié)

鈣鈦礦電池在結構上由多個功能薄膜疊加而成，其制備在方法上也是在基底上一層層累置薄膜而成。整個過程中三層薄膜(空穴傳輸層HTL、鈣鈦礦層、電子傳輸層ETL)制備最為關鍵，鍍膜、涂布、激光刻蝕為核心環(huán)節(jié)，鍍膜設備(PVD、RPD)、激光設備和涂布機為核心設備。

以反式平面結構為例，其工藝流程為：導電透明玻璃制備-激光P1刻蝕-制備第一傳輸層薄膜-退火/干燥-制備鈣鈦礦層薄膜-退火烘干-制備第二傳輸層薄膜-退火/干燥-激光P2刻蝕-底電極(背電極)制備-激光P3刻蝕-激光清邊-測試分揀和封裝。鈣鈦礦電池組件生產共需要鍍膜設備、激光設備、涂布設備和封裝設備4種設備，需進行3次鍍膜、3次激光刻蝕+1次激光清邊。制備過程中，材料、工藝、設備共同鑄就鈣鈦礦電池企業(yè)的核心競爭力，鈣鈦礦電池產業(yè)化發(fā)展帶來關鍵設備的投資機會。

中國鈣鈦礦電池行業(yè)競爭者入場進程

從企業(yè)入場進程來看，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)內唯一一家全鈣鈦礦疊層電池企業(yè)。

中國鈣鈦礦電池技術賽道熱力圖

根據產業(yè)熱力圖顯示，目前鈣鈦礦電池關鍵技術強相關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發(fā)展中心。根據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的先導區(qū)域。重點關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)等地的相關企業(yè)，以及這些地方對鈣鈦礦電池產業(yè)發(fā)展的投資環(huán)境和潛力市場。

經濟學人APP資訊組

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標簽： 鈦礦 電池 制備 隨筆