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一. 什么是鈣鈦礦：

首先很重要的一點(diǎn)，光伏領(lǐng)域的鈣鈦礦并不是真的有鈣有鈦的鈦酸鈣（CaTiO3），而是指結(jié)構(gòu)與鈦酸鈣結(jié)構(gòu)非常接近的“ABX3”結(jié)構(gòu)（或稱“113”結(jié)構(gòu)）的一系列化合物材料總稱。

ABX3結(jié)構(gòu)下，A位置需要為有機(jī)陽離子，最常用的就是CH3NH3+；B位需要金屬陽離子，目前主流為鉛離子Pb2+或亞錫離子Sn2+；X離子需要為鹵族陰離子，可以用碘、氯、溴。

目前的鈣鈦礦電池主要再走柔性器件路線，本質(zhì)上就是一種薄膜電池，所以我在衢州看的時(shí)候，鈣鈦礦組件的顏色都是可以自由調(diào)節(jié)的，然后主要用在光伏建筑一體和分布式，畢竟大家不可能把黑黑的晶硅做成外立面，可以參照銻化鎘電池目前玩家的主要用途。

二. 鈣鈦礦優(yōu)勢(shì)：

投資人這幾年對(duì)鈣鈦礦投資非常踴躍的主要原因就是效率高，成本低。

（一）效率：

2009年橫濱大學(xué)宮坂組的結(jié)構(gòu)差不多是3.8%的電池效率，2019年就追平晶硅的25%了，到了今年2022年，鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)到29.8%了（柏林實(shí)驗(yàn)室），而且由于鈣鈦礦是一種化合物，配方是可以不斷調(diào)整的，這使得帶隙不但可以接近完美的1.34 eV（即肖克利-奎伊瑟極限-轉(zhuǎn)化效率33.7%），還可以根據(jù)不同波長(zhǎng)入射光設(shè)計(jì)不同鈣鈦礦材料疊加或者和其他光伏材料疊加，從而突破肖克利-奎伊瑟極限，這可比理論極限32%的晶硅強(qiáng)了太多。

（二）成本：

首先鈣鈦礦的原材料那大自然遍地都是，雖然硅好像也是，但主要是鈣鈦礦的工藝簡(jiǎn)單不少，純度要求低（98%就可以，對(duì)比晶硅6N），組件生產(chǎn)也不用晶硅的千度高溫（PERC、Topcon)，充分響應(yīng)節(jié)能。

而且鈣鈦礦對(duì)光吸收強(qiáng)的同時(shí)，材料用量低到發(fā)指，鈣鈦礦層只需做到300~500nm厚度，好家伙，160μm的晶硅哭暈在廁所，看了看最先進(jìn)的120μm，想想還是不比了。

而且理論上工藝流程比起晶硅短很多，那么一旦大規(guī)模以后，上下游整合是很容易的，理論上，人人都是一體化。

當(dāng)然，理論歸理論，據(jù)我所知，目前沒有配套的情況下，鈣鈦礦建廠成本還是很高的，設(shè)備都是需要進(jìn)口的。

三. 鈣鈦礦劣勢(shì)：

好了，主要優(yōu)點(diǎn)說完了，可以說說大餅的問題所在了。主要的缺點(diǎn)也很明顯：效率，耐久，有毒，然后我最近看文章提到可能還有一股神秘力量。

(一）效率：

為什么前面說效率是優(yōu)點(diǎn)，這邊又變成缺點(diǎn)了？目前鈣鈦礦的最高效率都是實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)，從實(shí)驗(yàn)室要產(chǎn)業(yè)化還有漫長(zhǎng)的道路，實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)和最終的成品組件數(shù)據(jù)也有很長(zhǎng)的距離。

目前這些所謂的達(dá)到晶硅效率的鈣鈦礦電池，尺寸都很小，有多小，可能就一個(gè)拇指蓋大小，然后呢，單純追求效率，其他方面是很差的，比如說衰減，比如1000小時(shí)就能衰減10%以上。光伏領(lǐng)域追求的本質(zhì)是度電成本而非單一效率，所以平時(shí)看到某某電池破紀(jì)錄時(shí)候不用過于擔(dān)心，很多實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)距離產(chǎn)業(yè)化距離非常遙遠(yuǎn)，無法商業(yè)化的產(chǎn)品更多的都是學(xué)術(shù)價(jià)值。

目前市場(chǎng)上比較大的商業(yè)化的鈣鈦礦組件，尺寸大概可以做1245mm x 635mm，然而這個(gè)尺寸和晶硅166差距都比較大，根據(jù)新聞效率也就20%出頭，這是2021年6月的新聞，因此正面是完全無法和晶硅競(jìng)爭(zhēng)的，目前只能調(diào)出各種顏色，適配BIPV。

此外，鈣鈦礦需要使用透明導(dǎo)電氧化物薄膜收集電流，但這一類材料越大越會(huì)使得光損失，這是該材料物理特性決定，這意味著鈣鈦礦現(xiàn)階段造不大，需要新材料引入。

總結(jié)就是實(shí)驗(yàn)室效率雖高，但商業(yè)化下的效率和晶硅差距較大。

(二）耐久：

不耐用是鈣鈦礦目前巨大的缺陷。

作為離子晶體材料，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)相比天然化學(xué)機(jī)械惰性的硅而言，過于靈活不穩(wěn)定了，目前我國(guó)的晶硅組件，都是25年質(zhì)保的，標(biāo)準(zhǔn)也是每年衰減不大于0.6%，但是目前最先進(jìn)的鈣鈦礦研究下，2000小時(shí)都要衰減1%，而且此時(shí)的鈣鈦礦效率也只有20.9%，大部分鈣鈦礦電池1000小時(shí)左右就要衰減10%，這個(gè)是不可能被商業(yè)化接受的。而且最終物理的結(jié)構(gòu)決定了鈣鈦礦會(huì)更多的受到Stabler-Wronski效應(yīng)影響。

此外鈣鈦礦化學(xué)性質(zhì)也更活潑，會(huì)對(duì)金屬腐蝕，組件里面大量金屬是很難受的。

當(dāng)然技術(shù)在持續(xù)進(jìn)步，未來可能鈣鈦礦也許能更加耐用，只是不知道需要多久。

（三）有毒：

前面提到的了，鈣鈦礦結(jié)構(gòu)里面B位需要用到金屬陽離子，鉛離子是目前市場(chǎng)上性能最好商業(yè)化前景最好的，也是一開始就被使用的，但是鉛離子作為重金屬有毒啊。當(dāng)然可以用亞錫離子等替代，但這會(huì)導(dǎo)致效率的直線下降，而且二價(jià)亞錫更活潑，很容易氧化為四價(jià)從而導(dǎo)致整個(gè)組件效率下降，也就是說用亞錫離子會(huì)導(dǎo)致組件更不耐用。

（四）神秘力量：

最后，最近的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦存在一種名為“深阱態(tài)”的特定缺陷，該缺陷會(huì)像陷阱一樣困住載流子從而導(dǎo)致光能無法轉(zhuǎn)換為電能只能變?yōu)闊崮?，影響鈣鈦礦電池效率。但該問題目前原因不詳更別談如何解決了。

這一系列缺陷，尤其是做大效率低和不耐用，導(dǎo)致鈣鈦礦目前商業(yè)化道路比較困難。

四. 是破壞式么？

綜上所述，鈣鈦礦實(shí)驗(yàn)室效率極限和理論成本確實(shí)具備優(yōu)勢(shì)，但目前結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性上的缺陷，還需要技術(shù)突破，其次整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)設(shè)備目前太貴了，我了解的幾家設(shè)備都是需要海外進(jìn)口的，賊貴，總之目前來看具體大規(guī)模商業(yè)化量產(chǎn)距離很可能是10年以上的。

當(dāng)然，目前鈣鈦礦結(jié)合HJT串聯(lián)可能是比較近的鈣鈦礦能大規(guī)模商業(yè)化的方向，畢竟能繞開較多缺陷避免正面作戰(zhàn)而是作為晶硅電池的補(bǔ)充。但目前HJT也還卡著，當(dāng)然二級(jí)市場(chǎng)故事已經(jīng)吹了一波又一波了，但2022年初來看4.5億/GW的HJT投資成本，對(duì)比0.5億/GW改建或2.5億/GW新建的Topcon，想了想目前不斷迭代的技術(shù)和設(shè)備，然后想了想買入后的折舊壓力，著實(shí)是讓各大光伏大廠都是先試試點(diǎn)打算后發(fā)制人，反而是Topcon已經(jīng)是可用狀態(tài)，今年大廠主流占比可能都要在20%以上了。

目前鈣鈦礦電池顏色可調(diào)節(jié)等特性，比較適配BIPV、分布式等另類市場(chǎng)，這非常符合創(chuàng)新者理論中的對(duì)于破壞性技術(shù)的定義：產(chǎn)品性能低于主流市場(chǎng)的成熟產(chǎn)品，但擁有一些邊緣客戶所看著的其他特性，價(jià)格更低，性能更簡(jiǎn)單等等。目前行業(yè)里面做鈣鈦礦的主要還是一些初創(chuàng)公司，畢竟BIPV對(duì)于光伏大廠而言市場(chǎng)太小也過于費(fèi)力，但未來如果鈣鈦礦真能有革命性突破，未必不能顛覆整個(gè)市場(chǎng)。

目前來看，鈣鈦礦還不是光伏行業(yè)的破壞式，但也確實(shí)是未來需要關(guān)注的一個(gè)重要發(fā)展方向，畢竟現(xiàn)在說說商業(yè)化可能要10年，技術(shù)一旦有了突破，瞬間就會(huì)拉短距離，當(dāng)然，10年突破不了也是有可能的，這不就是技術(shù)的魅力么？ 

原標(biāo)題：鈣鈦礦，是光伏行業(yè)的破壞式么？