鈣鈦礦電池行業(yè)調(diào)研與市場(chǎng)研究報(bào)告2024-2026

2024-2026鈣鈦礦電池行業(yè)調(diào)研與市場(chǎng)研究報(bào)告匯報(bào)時(shí)間：2024-08-02匯報(bào)人：楊雅博目錄定義或者分類特點(diǎn)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展歷程政治環(huán)境商業(yè)模式政治環(huán)境目錄經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會(huì)環(huán)境技術(shù)環(huán)境發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素行業(yè)壁壘行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)行業(yè)現(xiàn)狀行業(yè)痛點(diǎn)問題及解決方案行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景機(jī)遇與挑戰(zhàn)競(jìng)爭(zhēng)格局定義分類特點(diǎn)01什么是鈣鈦礦電池鈣鈦礦的命名來自于俄羅斯礦物學(xué)家Perovski的名字，1839年，德國科學(xué)家GustavRose在俄國考察中在烏拉爾山脈發(fā)現(xiàn)元素組成為CaTiO礦物，為紀(jì)念俄國礦物學(xué)家LevAlekseyevichvonPerovski，GustavRose將該礦物命名為“Perovskite”。鈣鈦礦最初是單質(zhì)鈦酸鈣（CaTiO）這種礦物，后來則將結(jié)構(gòu)為ABX以及與之相似的晶體統(tǒng)稱為鈣鈦礦物質(zhì)，所以鈣鈦礦太陽能電池中既沒有鈣也沒有鈦。在鈣鈦礦八面體結(jié)構(gòu)中，A屬于較大的陽離子，B屬于較小的陽離子，X是陰離子，每個(gè)A離子都被B和X離子一起構(gòu)成的八面體包圍。由于鈣鈦礦光吸收系數(shù)高、載流子遷移率大、合成辦法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，鈣鈦礦材料被認(rèn)為是下一代最具前景的光電材料之一。定義產(chǎn)業(yè)鏈02鈣鈦礦原材料和制造設(shè)備上游鈣鈦礦電池制造商中游新能源汽車、光伏產(chǎn)業(yè)下游產(chǎn)業(yè)鏈010203發(fā)展歷程03政治環(huán)境04描述工信部、財(cái)政部、商務(wù)部等五部門聯(lián)合印發(fā):《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》:發(fā)揮重大工程牽引帶動(dòng)作用，鼓勵(lì)具備基礎(chǔ)和條件的地區(qū)，積極推進(jìn)電力裝備重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)品推廣應(yīng)用。其中，太陽能裝備方面，推動(dòng)TOPCon、HJT、IBC等晶體硅太陽能電池技術(shù)和鈣鈦礦、疊層電池組件技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，開展新型高效低成本光伏電池技術(shù)研究和應(yīng)用，開展智能光伏試點(diǎn)示范和行業(yè)應(yīng)用?？萍疾?、發(fā)改委、工信部等九部門聯(lián)合印發(fā):《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022—2030年)》:提出到2025年實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域低碳關(guān)鍵核心技術(shù)的重大突破；到2030年，進(jìn)一步研究突破一批碳中和前沿和顛覆性技術(shù)。研發(fā)高效硅基光伏電池、高效穩(wěn)定鈣鈦礦電池等技術(shù)，研發(fā)碳纖維風(fēng)機(jī)葉片、超大型海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)制造與安裝試驗(yàn)技術(shù)、抗臺(tái)風(fēng)型海上漂浮式風(fēng)電機(jī)組、漂浮式光伏系統(tǒng)。研發(fā)高可靠性、低成本太陽能熱發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，突破高溫吸熱傳熱儲(chǔ)熱關(guān)鍵材料與裝備。研發(fā)具有高安全性的多用途小型模塊式反應(yīng)堆和超高溫氣冷堆等技術(shù)。開展地?zé)岚l(fā)電、海洋能發(fā)電與生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)研發(fā)。發(fā)改委、國家能源局、財(cái)政部等九部門聯(lián)合印發(fā):《“十四五”可再生能源發(fā)展規(guī)劃》:加強(qiáng)前瞻性研究，加快可再生能源前沿性、顛覆性開發(fā)利用技術(shù)攻關(guān)。重點(diǎn)開展超大型海上風(fēng)電機(jī)組顏值、高海拔大功率風(fēng)電機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)研究，開展光伏發(fā)電戶外實(shí)證示范，掌握鈣鈦礦等新一代高效低成本光伏電池制備及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，突破適用于可再生能源靈活制氫的電解水制氫設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)儲(chǔ)備鈉離子電池、液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池、鋰硫電池等高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。部門:政策文件:主要內(nèi)容#主要寫行業(yè)政策文件及其主要內(nèi)容政治環(huán)境1政治環(huán)境工信部、財(cái)政部、商務(wù)部等五部門聯(lián)合印發(fā)《加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃》:發(fā)揮重大工程牽引帶動(dòng)作用，鼓勵(lì)具備基礎(chǔ)和條件的地區(qū)，積極推進(jìn)電力裝備重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)和產(chǎn)品推廣應(yīng)用。其中，太陽能裝備方面，推動(dòng)TOPCon、HJT、IBC等晶體硅太陽能電池技術(shù)和鈣鈦礦、疊層電池組件技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，開展新型高效低成本光伏電池技術(shù)研究和應(yīng)用，開展智能光伏試點(diǎn)示范和行業(yè)應(yīng)用?？萍疾俊l(fā)改委、工信部等九部門聯(lián)合印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022—2030年)》:提出到2025年實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)行業(yè)和領(lǐng)域低碳關(guān)鍵核心技術(shù)的重大突破；到2030年，進(jìn)一步研究突破一批碳中和前沿和顛覆性技術(shù)。研發(fā)高效硅基光伏電池、高效穩(wěn)定鈣鈦礦電池等技術(shù)，研發(fā)碳纖維風(fēng)機(jī)葉片、超大型海上風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)制造與安裝試驗(yàn)技術(shù)、抗臺(tái)風(fēng)型海上漂浮式風(fēng)電機(jī)組、漂浮式光伏系統(tǒng)。研發(fā)高可靠性、低成本太陽能熱發(fā)電與熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)，突破高溫吸熱傳熱儲(chǔ)熱關(guān)鍵材料與裝備。研發(fā)具有高安全性的多用途小型模塊式反應(yīng)堆和超高溫氣冷堆等技術(shù)。開展地?zé)岚l(fā)電、海洋能發(fā)電與生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)研發(fā)。發(fā)改委、國家能源局、財(cái)政部等九部門聯(lián)合印發(fā)商業(yè)模式05經(jīng)濟(jì)環(huán)境06我國為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和“3060”目標(biāo)需要的投資規(guī)模在100萬億元以上，其中光伏產(chǎn)業(yè)占比頗高，而更高效率、更低成本的光伏電池——鈣鈦礦電池，將會(huì)是光伏發(fā)電大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的重要支撐。經(jīng)濟(jì)環(huán)境我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，幾度趕超世界各國，一躍而上，成為GDP總量?jī)H次于美國的唯一一個(gè)發(fā)展中國家。我國經(jīng)濟(jì)趕超我國人口基數(shù)大，改革開放后人才競(jìng)爭(zhēng)激烈，大學(xué)生就業(yè)情況一直困擾著我國發(fā)展過程中。就業(yè)問題挑戰(zhàn)促進(jìn)社會(huì)就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時(shí)解決，個(gè)人需提前做好職業(yè)規(guī)劃與人生規(guī)劃重中之重。公平就業(yè)關(guān)注經(jīng)濟(jì)環(huán)境社會(huì)環(huán)境07總體發(fā)展穩(wěn)中向好我國總體發(fā)展穩(wěn)中向好，宏觀環(huán)境穩(wěn)定繁榮，對(duì)于青年人來說，也是機(jī)遇無限的時(shí)代。關(guān)注就業(yè)公平與提前規(guī)劃促進(jìn)社會(huì)就業(yè)公平問題需持續(xù)關(guān)注并及時(shí)解決，對(duì)于個(gè)人來說提前做好職業(yè)規(guī)劃、人生規(guī)劃也是人生發(fā)展的重中之重。就業(yè)問題與人才競(jìng)爭(zhēng)我國人口基數(shù)大，就業(yè)問題一直是發(fā)展過程中面臨的挑戰(zhàn)，人才競(jìng)爭(zhēng)激烈，大學(xué)生畢業(yè)后就業(yè)情況、失業(yè)人士困擾國家發(fā)展。政治體系與法治化進(jìn)程自改革開放以來，政治體系日趨完善，法治化進(jìn)程也逐步趨近完美，市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系也在不斷蓬勃發(fā)展。中國當(dāng)前的環(huán)境下描述了當(dāng)前技術(shù)發(fā)展的日新月異，包括人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿技術(shù)的涌現(xiàn)。技術(shù)環(huán)境需求增長(zhǎng)、消費(fèi)升級(jí)、技術(shù)創(chuàng)新等是行業(yè)發(fā)展的主要驅(qū)動(dòng)因素，推動(dòng)了行業(yè)的進(jìn)步。發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素行業(yè)壁壘包括資金、技術(shù)、人才、品牌、渠道等方面的優(yōu)勢(shì)，提高了新進(jìn)入者的難度。行業(yè)壁壘我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展技術(shù)環(huán)境08技術(shù)驅(qū)動(dòng)技術(shù)環(huán)境的發(fā)展為行業(yè)帶來了新的機(jī)遇，是行業(yè)發(fā)展的重要驅(qū)動(dòng)力。創(chuàng)新動(dòng)力技術(shù)環(huán)境的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步，為行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供了有力支持。人才需求技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了人才的需求和流動(dòng)，為行業(yè)的人才隊(duì)伍建設(shè)提供了機(jī)遇。團(tuán)隊(duì)建設(shè)技術(shù)環(huán)境的發(fā)展要求企業(yè)加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)建設(shè)，提高員工的技能和素質(zhì)，以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求。合作與交流技術(shù)環(huán)境的發(fā)展促進(jìn)了企業(yè)間的合作與交流，推動(dòng)了行業(yè)的整體發(fā)展。技術(shù)環(huán)境0102030405發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素09發(fā)展驅(qū)動(dòng)因素自2019年至今，鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展支持政策持續(xù)出臺(tái)。《“十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》指出支持高效鈣鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)，具體方向?yàn)檠兄苹谌芤悍ㄅc物理法的鈣鈦礦電池量產(chǎn)工藝制程設(shè)備，開發(fā)高可靠性組件級(jí)聯(lián)與封裝技術(shù)，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；開展晶體硅/鈣鈦礦、鈣鈦礦/鈣鈦礦等高效疊層電池制備及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)研究。2022年6月，由華能清能院主持編制的中電聯(lián)《鈣鈦礦光伏組件》標(biāo)準(zhǔn)送審稿順利通過專家組審查。專家組一致認(rèn)為《鈣鈦礦光伏組件》標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)框架結(jié)構(gòu)合理、內(nèi)容全面、可操作性強(qiáng)，與有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，總體達(dá)到國際先進(jìn)水平。這是我國首個(gè)鈣鈦礦光伏組件的通用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)業(yè)支持政策持續(xù)出臺(tái),為鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)發(fā)展護(hù)航2020年9月，我國提出“碳達(dá)峰”、“碳中和”的愿景目標(biāo)，其中發(fā)展綠色建筑成為實(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)的重要手段，BIPV也將迎來持續(xù)增長(zhǎng)。目前，我國及各省市十四五規(guī)劃綱要多提及BIPV相關(guān)內(nèi)容，為其帶來發(fā)展新機(jī)遇。特別是提到“到2030年，實(shí)現(xiàn)應(yīng)裝盡裝”，BIPV正在從提倡，走向全面強(qiáng)制推廣，國內(nèi)市場(chǎng)空間或?qū)⒂l(fā)式增長(zhǎng)。雙碳背景下BIPV市場(chǎng)空間有望持續(xù)增長(zhǎng)當(dāng)前我國多家實(shí)驗(yàn)室及商業(yè)公司在鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)上刷新著世界紀(jì)錄，總體上，我國鈣鈦礦太陽能光伏電池技術(shù)與國外先進(jìn)水平基本持平。今年2月份，華東師范大學(xué)教授方俊鋒團(tuán)隊(duì)與中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所副研究員李曉冬合作，創(chuàng)造了新的反型鈣鈦礦電池效率世界紀(jì)錄，轉(zhuǎn)化效率首次實(shí)現(xiàn)大于24%；4月份，經(jīng)中國計(jì)量科學(xué)研究院檢測(cè)認(rèn)證，極電光能研發(fā)團(tuán)隊(duì)在300cm2的大尺寸鈣鈦礦光伏組件上，創(chuàng)造了12%轉(zhuǎn)換效率新的世界紀(jì)錄。技術(shù)進(jìn)步華能、三峽等集團(tuán)積極參與鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)布局，華能集團(tuán)2025年建成工程示范電站。中國華能是較早從事鈣鈦礦技術(shù)研發(fā)的能源企業(yè)，通過數(shù)年艱苦攻關(guān)，掌握了從實(shí)驗(yàn)室電池、微型模組到中試組件的全流程制備技術(shù)。由新能源公司和清能院共同開發(fā)的三代線級(jí)別中試組件在轉(zhuǎn)換效率、組件尺寸等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。華能集團(tuán)于2015年已實(shí)現(xiàn)18%效率，2021年實(shí)現(xiàn)3500cm2級(jí)世界最大單體鈣鈦礦電池效率15%，2023年完成平米級(jí)量產(chǎn)組件，2024年完成100MW級(jí)能源裝備，2025年實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)落地與工程示范。中國長(zhǎng)江三峽集團(tuán)下屬三峽資本以戰(zhàn)略投資者身份注資纖納光電，2021年，中國長(zhǎng)江三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院與纖納光電聯(lián)合開發(fā)的鈣鈦礦-晶硅四端子疊層組件（鈣鈦礦組件和PERC晶硅組件疊加），經(jīng)泰爾實(shí)驗(yàn)室（嘉興）測(cè)試認(rèn)證，在面積約為20cm2的組件上獲得了263%的光電轉(zhuǎn)換效率。央企參與布局，2025年建成工程示范電站行業(yè)壁壘10行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)11行業(yè)現(xiàn)狀12市場(chǎng)情況描述行業(yè)現(xiàn)狀鈣鈦礦電池極限轉(zhuǎn)換效率優(yōu)勢(shì)突出。對(duì)于晶硅太陽能電池來說，其理論極限轉(zhuǎn)換效率為24%，普通單晶硅電池在理想狀態(tài)下轉(zhuǎn)換效率極限為25%，HJT電池理論極限轉(zhuǎn)換效率為25%，TOPCon電池理論極限轉(zhuǎn)換效率為27%。但相比之下，鈣鈦礦單層電池理論效率極限可達(dá)31%，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%，且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%。鈣鈦礦轉(zhuǎn)換效率更高的原因是作為吸收層的鈣鈦礦禁帶寬度為5eV左右，吸收波長(zhǎng)范圍更窄，但吸收系數(shù)很大。行業(yè)現(xiàn)狀01市場(chǎng)份額變化鈣鈦礦電池的弱光性能優(yōu)勢(shì)突出。理論研究表明，光伏電池在弱光下的發(fā)電效率與能帶間隙有關(guān)，在接近2eV帶隙時(shí)，光伏電池在弱光下的發(fā)電效率高達(dá)52%，而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，據(jù)了解，鈣鈦礦光伏電池在200Lux的弱光下仍可輸出25%以上的光電轉(zhuǎn)換效率。相比而言，晶硅的帶隙約為1eV，離2eV相差甚遠(yuǎn)，弱光下發(fā)電效率極低。鈣鈦礦優(yōu)異的弱光性能，意味著其有望將室內(nèi)照明的弱光和室外的弱光利用起來進(jìn)行發(fā)電，這也是鈣鈦礦光伏與傳統(tǒng)硅基光伏一個(gè)顯著區(qū)別。鈣鈦礦材料能帶間隙可調(diào)節(jié)，較為靈活。晶硅太陽能電池只有單一的帶隙，因此其性能的優(yōu)化空間和應(yīng)用場(chǎng)景都十分受限。而鈣鈦礦材料可以通過調(diào)節(jié)組分，使能帶間隙在4-3eV之間調(diào)節(jié)，進(jìn)而衍生出更多的應(yīng)用。如:將鈣鈦礦間隙調(diào)整至2eV左右，可有效利用弱光進(jìn)行發(fā)電；而將鈣鈦礦薄膜做成不同顏色或者半透明狀態(tài)，則可用在質(zhì)輕的柔性基底實(shí)現(xiàn)建筑光伏一體化，即BIPV或BAPV；也可以通過調(diào)節(jié)間隙將鈣鈦礦制作成疊層電池，從而使不同波長(zhǎng)的光能轉(zhuǎn)化為電能，進(jìn)一步提高光電轉(zhuǎn)換效率。行業(yè)現(xiàn)狀02市場(chǎng)情況鈣鈦礦太陽能電池的制程耗時(shí)明顯減少，一體化工廠大幅降低生產(chǎn)成本。晶硅電池需要至少在四個(gè)不同的工廠分別加工硅料、硅片、電池、組件，單位制程至少需要3天以上，同時(shí)還需要大量的人力、運(yùn)輸成本等。根據(jù)協(xié)鑫納米的數(shù)據(jù)，鈣鈦礦太陽能電池的生產(chǎn)流程較為簡(jiǎn)單，僅需45分鐘就可將玻璃、膠膜、靶材、化工原料等在一個(gè)工廠內(nèi)加工成組件，極大地縮短了制程耗時(shí)，簡(jiǎn)化了流程，價(jià)值高度集中。n鈣鈦礦電池產(chǎn)能投資額僅為晶硅產(chǎn)能投資額的一半，成本進(jìn)一步降低。協(xié)鑫光電總經(jīng)理進(jìn)一步指出，晶硅1GW的產(chǎn)能（包含硅料、硅片、電池、組件）投資額在16億元左右，而協(xié)鑫納米鈣鈦礦的第一條100MW的設(shè)備產(chǎn)線投資在1億元左右，1GW產(chǎn)能投資額僅為5億元，是晶硅產(chǎn)能投資的一半，且未來在形成規(guī)模量產(chǎn)后，產(chǎn)能投資額將進(jìn)一步降低。n從原材料角度分析，鈣鈦礦原材料對(duì)雜質(zhì)不敏感且容易獲得，用量也大幅減少。晶硅類太陽能電池對(duì)硅料純度要求需達(dá)99999%，而鈣鈦礦材料對(duì)雜質(zhì)不敏感，95%純度以上的鈣鈦礦即可滿足生產(chǎn)使用需求，且原材料為基礎(chǔ)化工材料，不含稀有元素，容易獲得，因此，鈣鈦礦電池不存在原材料瓶頸。行業(yè)現(xiàn)狀鈣鈦礦理論極限效率高于晶硅電池，可達(dá)30%以上鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）單結(jié)理論極限效率超30%，疊層模式下可達(dá)40%以上，相比晶硅電池效率提升空間大，主要因?yàn)槿斯ぴO(shè)計(jì)后的鈣鈦礦材料帶隙可以達(dá)到或接近s-q理論下吸光層最優(yōu)帶隙（3-5ev）。異質(zhì)結(jié)/鈣鈦礦疊層電池理論極限效率可突破40%，高于單結(jié)晶體硅太陽能電池理論極限效率243%。根據(jù)EcoMat研究表明鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的理論效率極限為46%，遠(yuǎn)高于單結(jié)晶硅電池極限243%。如果摻雜新型材料，鈣鈦礦電池的轉(zhuǎn)換效率最高能達(dá)到的50%，是目前晶硅電池的2倍左右。鈣鈦礦材料通過人工設(shè)計(jì)帶隙可以達(dá)到s-q理論下吸光層最優(yōu)帶隙，導(dǎo)致最高光電轉(zhuǎn)化率可超過30%。通過調(diào)整鹵素A、B和X含量實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦帶隙與能帶結(jié)構(gòu)的移動(dòng)。A位:陽離子半徑越小，對(duì)應(yīng)的鈣鈦礦帶隙越大，例如，Cs、MA和FA離子半徑依次增大，對(duì)應(yīng)得到的CsPbI3、MAPbI3和FAPbI3鈣鈦礦的帶隙依次減小，分別為73eV、57eV和48eV。B位:通常采用Sn替代Pb作為B位，Sn含量的逐增，鈣鈦礦材料帶隙減小，例如CsPbI3的帶隙為73eV，F(xiàn)APbI3的帶隙為48eV，F(xiàn)ASnI3的帶隙為40eV，CsSnI3的帶隙為30eV。X位:Br離子摻雜使鈣鈦礦帶隙增加。根據(jù)Shockley-Queisser理論，單結(jié)太陽能電池吸光材料的禁帶寬度在34eV時(shí)，其理論光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)最高的37%，通常認(rèn)為吸光層材料的最優(yōu)帶隙為3-5eV，越接近于此效率越高。人工設(shè)計(jì)的鈣鈦礦材料，帶隙可以非常接近于最優(yōu)帶隙，目前最常用的鈣鈦礦材料MAPbI3和FAPbI3的禁帶寬度位于5-6eV，其理論最大光電轉(zhuǎn)化效率均處于30%以上，因此鈣鈦礦是一種十分理想的新型光電材料。01鈣鈦礦電池效率提升速度快是因?yàn)椴牧峡稍O(shè)計(jì)性強(qiáng)鈣鈦礦電池實(shí)驗(yàn)效率從2009年的8%提升至目前的27%，電池效率提升速度遠(yuǎn)快于晶硅電池的核心原因是鈣鈦礦電池材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。鈣鈦礦電池效率提升速度非?？?，2009年誕生時(shí)效率為8%，SangⅡSeok結(jié)合兩步法旋涂成膜，2017年將效率提高到21%，2018年，JunHongNoh等通過一種無溶劑固相反應(yīng)的方法將效率提升到235%，2022年，蔚山先進(jìn)能源技術(shù)研究開發(fā)中心和洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院將膠體QD-SnO2牢固地連接到c-TiO2表面，形成了連續(xù)、薄和共形的SnO2層，基于雙層電子傳輸層將PSCs效率提升到了27%。鈣鈦礦光伏技術(shù)與晶硅技術(shù)的根本性差異在于鈣鈦礦材料的設(shè)計(jì)性。晶硅電池效率在1989年達(dá)到28%，之后近四十年沒有很大的突破。鈣鈦礦電池從2009年至2022年，效率增長(zhǎng)都較為迅速且持續(xù)，這是因?yàn)?，光伏?yīng)用中的鈣鈦礦材料選擇比較靈活，是人工設(shè)計(jì)的晶體材料，可以通過人工設(shè)計(jì)不斷尋找性能更好、成本更低的材料，不斷改進(jìn)設(shè)計(jì)從而提升電池性能。而晶硅材料只能提純、結(jié)構(gòu)不能改變。所以，鈣鈦礦技術(shù)與晶硅技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)，是成千上萬種鈣鈦礦材料和一種晶硅材料的競(jìng)爭(zhēng)。而且鈣鈦礦太陽能電池的理論上限為33%，比晶硅的23%高了將近4個(gè)百分點(diǎn)，目前仍具有較大的上升空間。02行業(yè)痛點(diǎn)13穩(wěn)定性是制約鈣鈦礦電池發(fā)展的主要問題之一從三角模型可以看出，鈣鈦礦電池在效率和成本上都領(lǐng)先晶硅電池發(fā)展，但鈣鈦礦的穩(wěn)定性差，即壽命短，現(xiàn)階段鈣鈦礦太陽能電池的T80壽命約為4,000小時(shí)，而晶硅電池則有25年以上的壽命，二者差距較大，壽命短使得鈣鈦礦電池難以進(jìn)一步發(fā)展。鈣鈦礦電池不穩(wěn)定的原因主要包括吸濕性、熱不穩(wěn)定性、離子遷移、紫外線、器件測(cè)試過程中的光照等。鈣鈦礦電池面臨著大面積制備較難的困境盡管鈣鈦礦電池在實(shí)驗(yàn)室中獲得了較高的光電轉(zhuǎn)換效率，但實(shí)際生產(chǎn)工藝中難以達(dá)到實(shí)驗(yàn)中的標(biāo)準(zhǔn)，因此會(huì)受到更多因素的影響，且實(shí)驗(yàn)室中制備的鈣鈦礦電池器件面積都比較小，市場(chǎng)應(yīng)用則需要面積更大的器件。而大面積器件薄膜的覆蓋率、均勻性難以把控，且電阻也會(huì)增加，進(jìn)而增加電池的串聯(lián)電阻，導(dǎo)致性能下降。環(huán)保問題阻礙鈣鈦礦電池發(fā)展的另一個(gè)因素鈣鈦礦電池的毒性主要來自內(nèi)部的鉛元素，鉛元素一旦泄露會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，因此國際上很多國家和地區(qū)都將鉛元素列為禁止使用的材料。研究人員嘗試過使用錫來替代鉛，但電池的性能也下降了。但相較于晶硅行業(yè)用鉛量（不能超過0.1%）來說，鈣鈦礦電池用鉛量實(shí)際更低，不足0.01%。030201行業(yè)痛點(diǎn)問題及解決方案14行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)前景15發(fā)展趨勢(shì)前景描述隨著鈣鈦礦電池效率、壽命提升，度電成本有望持續(xù)下降:隨著行業(yè)發(fā)展日益成熟，未來F