行業前沿

仁爍光能全鈣鈦礦疊層電池轉換效率達 29%， 經日本JET 第三方認證，仁爍光能團隊研發的全鈣鈦礦疊層電池穩態光電轉換效率達到 29.0%，打破了團隊在今年 6 月創造的28.0%的世界紀錄。這次轉換效率的突破表明，鈣鈦礦疊鈣鈦礦（即全鈣鈦礦疊層電池）可實現的效率遠超單結鈣鈦礦電池。預計今年仁爍光能的疊層電池實驗室效率有望超 30%。同時，公司 150MW 鈣鈦礦中試線預計在 2023 年三季度投產，在 2024 年實現量產。

鈣鈦礦材料的性質

(相關資料圖)

1.鈣鈦礦本質上是由很多不同的元素，以特定的排列方式排列而成。不同的元素之間，它們之間會形成一個化學鍵。鈣鈦礦和硅本質的不一樣，出現在它的材料的種類以及形成的跨界鍵是不同的，鈣鈦礦在這里形成的更多的是離子鍵，也就意味著鈣鈦礦有離子半導體的這樣一種性質。

2.離子類型的半導體意味著正電荷和負電荷不會發生太多的交疊，電子往往局限在不同的一個元素上。每個元素上面的電子都是一個飽和結構，它和周圍不會有太強的這樣一個共振。因此當缺失這樣一個元素的時候，對另外一個元素的影響實際上會很小，就賦予了這類材料有一個非常好的缺陷態的包容性。

3.我們可以把這類半導體比作和食鹽類似的這樣一種材質。食鹽的特性是可以融在水里面，鈣帶礦也一樣；這種特性賦予了鈣鈦礦一個可容性加工的這樣一個優勢。

鈣鈦礦的結構

1. 硅電池主要是在界面層鈍化，這個環節有一些改進，就產生了三個不同的技術路線p型和N型。對于鈣鈦礦來講，鈣鈦礦的器件結構改變是非常大的，直接把材料做成一個既可以吸光，同時又可以傳電荷的層，會有一個非常好的效率。

2.鈣鈦礦平面的結構，自下而上分別是一個襯底，這個襯底可以是玻璃，當然也可以是塑料，這個器件就賦予了它一些柔性。往上面走是透明電極，像 ITO 或者是一些銀的山線之類的。再往上走就是一個界面層、陰極界面層或陽極界面層。它主要是由一些精純氧化物、有機半導體構成，是概況通過溶液或氣象沉積。又是一個界面層，如果是陰極，你再往上這一層要是陽極，如果底下是陽極，上面這一層就要是陰極。這一層鈣鈦礦有一個要求，就是它在沉積的時候，不能對底下的鈣鈦礦有一些破壞。就是一個金屬電極，這是它的一個整體的器件結構。在這個基礎之上，我還要再提一下組件的這樣一個結構，主要是因為鈣鈦礦和硅電池有一個很大的不同；對于硅電池來講，它整個器件都是同一個，相當于是相對很多小的像素點通過并聯這樣去串起來的，所以在這里面，為了避免電荷傳輸上的一個損失，我們需要沉積一些銀柵線來收集電荷。但是對于鈣鈦礦來講，通常是通過一些中間相連的結構，把不同的條通過串聯串在一起，接著制備這樣一個器件，這個器件模組跟這里是相當的。

鈣鈦礦制備工藝和設備

1.主要設備包括PVD設備、涂布設備、激光設備，封裝設備。其中鍍膜設備價值量過半，激光設備確定性需求強，封裝設備與晶硅電池相比差別不大；最難的當屬涂布設備，因為鈣鈦礦是把鹵化物溶液涂在玻璃或者是硅片上，溶液結晶形成光伏的吸光材料。

2. 溶液法-具備低成本優勢，效率也高于蒸鍍法。

鈣鈦礦行業發展

未來鈣鈦礦未必是以組件作為一個核心去賣，主要是因為概況它的一些材料成本，還有就是生產設備成本是遠低于晶硅電池，而且經過前期的鋪墊，就是技術門檻會逐漸的拉低，也就意味著有可能未來鈣鈦礦的一個經營模式會變成交鑰匙工程，它可能不是直接去買組件，而是直接買一條產線來。一方面解決了地方的一個就業，同時自己也可以以此作為一個經營之道，就一種經營方式去賺一些錢。當然對于任何的產業發展到一個終極的階段，就是一個產業鏈的整合，通過上下的一個從材料到設備，到最后的一個組件去整合去賣，這個東西還是非常有可能的。

鈣鈦礦疊層技術路線

1.疊層的本質主要是從太陽光的這樣一個光譜上來說的，太陽光光譜其實是有很多不同的波段的。對于一個單節電池來講，它有一個帶系，這個帶系以下的，也就是波長大于帶系的，或者波長大于吸收邊的。這樣一個光子是不能夠被器件吸收的，因此造成了一定的損失。

2. 但是對于可以被電池材料吸收的這樣一個光子，如果光子的能量是大于帶系的，多余的能量也會損失掉。也就意味著只有靠近代系的波段會是被充分利用的，這也就意味著電池它會隨帶系的變化而產生一個很大的變化。這也是我們太能電池領域里面有一個出名的出名的理論叫 SQ 極限，它出現 SQ 單節器件。

3. SQ 極限的一個根源，也就意味著高能光子吸收之后，它會有一些熱耗散損失，相當于像我們跳高一樣；疊層電池它就好在它有兩個不同的材料，這個材料你可以是硅，可以是概率框，可以是任何東西，只要這兩個材料在帶系上不一樣就可以。這兩個材料有一個是寬帶系材料，有一個是窄帶系材料。對于寬帶系材料，它可以吸收光高能光子，產生一個更高的開路電壓。對于窄帶系的材料來講，它可以充分利用這種低能的光子，進而去實現這樣一個透過損失的降低。把前面具有寬帶系的這么一個電池跟后面的一個窄帶系電池串聯在一起，我們就可以實現對透過損失和熱耗散損失的折中這樣一個平衡。也就意味著疊層并不一定在材料上有什么區別，只要材料在帶系上有區別就可做疊層。

鈣鈦礦產業化進展

1、鈣鈦礦電池產業鏈進展

纖納光電、協鑫光電等已經建成百MW級成熟產線并實現出貨，其他仍有眾多新進入者，產業化趨勢明顯，預計2023年將有GW級項目規劃落地。目前量產轉換效率可以做到16%，預計2023年能夠達到18%。

2、鈣鈦礦設備技術路線選擇

從下游企業看，目前各個膜層的設備選擇有所差異，其中PVD確定性及占比較高、其次涂布、RPD、ALD、蒸鍍等技術路線具有企業涉及或布局。

鈣鈦礦主要布局企業

1.$京山輕機(SZ000821)$ ：公司目前已布局PVD、蒸鍍、ALD等核心鍍膜設備，以及玻璃清洗機、干燥機、封裝設備，是目前上市公司中在鈣鈦礦設備領域布局較為全面的企業之一。其中公司推出的PVD濺射設備已成熟，蒸鍍設備也已實現多個客戶的出貨，此外公司與高校合作開發的空間式ALD設備正在客戶端驗證，該設備解決了傳統ALD設備效率低的問題，有望在電子傳輸層中實現應用。

2.$奧聯電子(SZ300585)$ ：2022年12月9日公司發布公告，與胥明軍共同出資設立奧聯光能，計劃2023年50MW鈣鈦礦中試線投產，2024年600MW鈣鈦礦裝備和120MW鈣鈦礦電池組件生產線投產，力爭5年內形成 8GW鈣鈦礦裝備和2GW鈣鈦礦電池組件生產能力。

3.德龍激光：公司推出了針對鈣鈦礦薄膜太陽能電池生產整段設備，包括P0層激光打標設備，P1、P2、P3激光劃線設備，P4激光清邊設備及其中一系列自動化設備，目前設備已投入客戶量產線使用，率先實現百兆瓦級規模化量產。

4.捷佳偉創：公司2022年實現了PRD設備、蒸鍍設備訂單的落地，其中PRD設備進展較快，客戶反饋良好。此外，公司鈣鈦礦整線設備的研發已完成，目前正在與下游客戶接洽溝通過程中。

5.奧來德：公司立足于現有OLED蒸鍍設備及材料的技術積累，正式向鈣鈦礦光伏電池領域進軍。2022年11月公司公告建設鈣鈦礦蒸鍍設備開發項目、有機鈣鈦礦載流子傳輸材料和長壽命器件開發項目，布局鈣鈦礦專用蒸鍍設備以及空穴傳輸層材料。

6.$寶馨科技(SZ002514)$ ：公司與西電張春福教授團隊合作，開發鈣鈦礦異質結疊層電池，預計2023年完成試驗線的建設，2024年進入中試階段，5年內會完成鈣鈦礦異質結電池疊層量產的目標，后續鈣鈦礦異質結電池疊層技術也將成為公司的發展重點。

以上分析不作為投資建議，新技術新路線總是這個市場最喜歡的東西，個人看好中長線。

關鍵詞： 技術路線 就是一個 轉換效率