鈣鈦礦電池行業主要上市公司：寧德時代(300750.SZ);隆基綠能(601012.SH);天合光能(688599.SH);晶科能源(688223.SH);晶澳科技(002459.SZ);杭蕭鋼構(600477.SH);寶馨科技(002514.SZ)等

本文核心數據：各類太陽能電池轉換效率;各類太陽能電池理論極限轉換效率;中國代表性企業鈣鈦礦電池產線布局

行業概況

1、定義

1839年，俄羅斯礦物學家佩羅夫斯基發現了礦物CaTiO3，并以自己的名字將其命名為“Perovskite”，即鈣鈦礦。狹義的鈣鈦礦為CaTiO3本身，廣義的鈣鈦礦則指與CaTiO3晶體結構類似的ABX3型化合物。

鈣鈦礦晶體結構由共享的BX6八面體組成，A占據了每個晶胞單元中BX6八面體的空腔位置，其中A位一般為大半徑的一價陽離子(CH3NH3+、Cs+等)，B位為小半徑的二價陽離子(Pb2+、Sn2+、Ge2+等)，X位則為鹵素陰離子((Cl-、Br-、I-等)。

鈣鈦礦電池是利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料的太陽能電池，其工作基于半導體的光生伏特效應，利用電子和空穴對產生電流。鈣鈦礦電池屬于第三代新型太陽能電池，具有原料無毒且儲量豐富、成本低、工藝簡單且可柔性制備等優點，產業化發展潛力巨大，目前發展仍處于中試線階段。

當前，鈣鈦礦電池主要有單結鈣鈦礦電池和疊層鈣鈦礦電池。如果一個鈣鈦礦電池只有鈣鈦礦本身的“三明治”結構，那么就是單結鈣鈦礦電池。所謂疊層鈣鈦礦電池，是指鈣鈦礦層可以堆疊在彼此之上，也可以堆疊在傳統晶硅太陽能電池之上，形成能夠吸收更寬太陽光譜的“串聯”電池。按照不同材料的堆疊，疊層鈣鈦礦電池的技術路線有晶硅/鈣鈦礦疊層電池、全鈣鈦礦疊層電池、薄膜電池(如銅銦鎵硒)/鈣鈦礦疊層電池等。

2、產業鏈剖析：上游設備為核心

鈣鈦礦電池屬于第三代新型太陽能電池，產品結構原理和硅基電池差異較大，需全新的工藝流程和產線設備，因此產業鏈環節差異較大。

鈣鈦礦電池產業鏈上游包括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。

從鈣鈦礦電池產業鏈參與者來看，代表性企業主要分布在產業鏈上游和中游。上游輔材供應商包括安彩高科、亞瑪頓、秀強股份、隆華科技、阿石創、海優新材、明冠新材、康達新材等，設備供應商包括捷佳偉創、京山輕機、微導納米、理想晶延、紅太陽、眾能光電、奧來德、德滬涂膜、曼恩斯特、大族激光、邁為股份、帝爾激光、弗斯邁等;中國鈣鈦礦電池及組件制造商包括協鑫光電、纖納光電、大正微納、極電光能、仁爍光能、曜能科技、寧德時代、隆基綠能、晶科能源、寶馨科技等。

行業發展歷程：誕生十余年，轉換效率迅速躍升

從鈣鈦礦太陽能電池的發展歷程來看，2009年，日本科學家Kojima和Miyasaka將鈣鈦礦這種材料應用到染料敏化太陽能電池中，并實現了3.8%的光電轉換效率，鈣鈦礦太陽能電池正式誕生。但該電池僅僅存在了幾分鐘，為解決鈣鈦礦太陽電池的穩定性問題，2012年，Park小組使用固態spiro-OMeTAD作為空穴傳輸層并制備出第一塊全固態鈣鈦礦太陽能電池，電池效率達到9.7%。

隨后，鈣鈦礦太陽能電池進入迅猛發展階段，光電轉換效率不斷突破。得益于兩步沉積法、氧化鋁取代二氧化鈦、采用陽離子交換等途徑，鈣鈦礦太陽能電池轉換效率相繼突破15%、20%和25%。目前，單結鈣鈦礦電池轉換效率記錄為26.1%，由中國科學技術大學于2023年7月創造。

疊層電池方面，2023年11月，經NERL認證，隆基綠能自主研發的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達到33.9%，為目前全球晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率的最高紀錄。

行業政策背景：推進技術研發和產業化進程

鈣鈦礦太陽能電池作為第三代新型太陽能電池，具有高轉換效率、低成本、應用場景廣泛等優勢，契合光伏行業降本增效的主旋律，獲得了國家的認可。近年來，國家層面出臺相關政策推動鈣鈦礦電池產業發展，具體如下：

行業發展現狀

1、鈣鈦礦電池轉換效率進步快、理論極限高

鈣鈦礦電池的研究起步較晚，但其轉換效率進步速度遠快于晶硅電池。單結鈣鈦礦電池僅用十余年時間就將轉換效率從3.8%提升至26.1%，晶硅/鈣鈦礦疊層電池轉換效率更是迅速升至33.9%，而晶硅太陽能電池達到26.1%的轉換效率用了近40年。

鈣鈦礦電池突飛猛進的發展得益于其優秀的光電性質。相比晶硅材料，鈣鈦礦材料具有更高的光吸收系數，且其電子和空穴的擴散長度大于百微米，遠遠大于鈣鈦礦材料對光子的吸收深度，有利于自由電子和空穴的輸運，可被陰陽電極完全收集，進而實現高效的光電轉化效率。

此外，鈣鈦礦電池擁有更高的理論轉換效率，未來發展空間更大。追求持續的降本增效一直是光伏行業發展的主旋律，目前晶硅電池越來越接近29.4%的理論極限，發展潛力有限;而鈣鈦礦電池擁有更高的31%理論轉換效率上限，且可與其他電池進行雙結、三結疊層，分別達到35%和45%的轉換效率。

2、鈣鈦礦電池生產效率高、制程耗時短

與晶硅太陽能電池相比，鈣鈦礦電池的制程耗時明顯減少，一體化工廠生產效率大大提高。晶硅電池需要至少在四個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，同時還需要大量的人力、運輸成本等。根據協鑫納米的數據，鈣鈦礦太陽能電池的生產流程較為簡單，僅需45分鐘就可將玻璃、膠膜、靶材、化工原料等在一個工廠內加工成組件，極大地縮短了制程耗時，簡化了流程，價值高度集中。

3、鍍膜、激光刻蝕為制備過程核心環節

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、激光刻蝕為核心環節，鍍膜設備(PVD、RPD)、激光設備和涂布機為核心設備。

鈣鈦礦太陽能電池根據電荷傳輸方向不同分為n-i-p型(正式結構)和p-i-n型(反式結構)，根據傳輸層結構不同分為介孔結構和平面結構。p-i-n平面型，又名反式平面結構，此結構從下至上分別是：透明導電基底、p型空穴傳輸層、鈣鈦礦層、n型電子傳輸層和金屬電極。目前反式平面結構為鈣鈦礦電池產業化進程中較為主流的選擇，布局該類電池的企業包括協鑫光電、極電光能等。

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的核心競爭力，鈣鈦礦電池產業化發展帶來關鍵設備的投資機會。

行業競爭格局

1、企業競爭：極電光能、協鑫光電產能領先

隨著鈣鈦礦電池企業自身工藝進步與產業資本的持續高漲投入，行業內公司的產線推進迅速，極電光能、協鑫光電等頭部企業大多已投產百兆瓦級量產中試線，并在產品穩定性得到驗證后進一步探索GW級產線;新進入者也在跟進布局百兆瓦級中試線。

2、區域競爭：江蘇分布最集中

從鈣鈦礦電池產業鏈代表性企業的區域分布來看，江蘇的鈣鈦礦電池產業鏈企業數量最多，且產業鏈各環節分布相對完善。其中，江蘇的上游輔材企業有亞瑪頓、秀強股份、賽伍技術，上游設備企業有微導納米、邁為股份、德龍激光、弗斯邁，中游鈣鈦礦電池企業眾多，分布有天合光能、寶馨科技、協鑫光電、大正微納、極電光能、仁爍光能。

行業發展前景及趨勢預測

目前，國內鈣鈦礦電池行業仍處于產業化發展初期，未來發展重點主要集中在提升電池的光電轉換效率和提升鈣鈦礦材料的穩定性，研制具有更高穩定性、更高光電轉換效率的鈣鈦礦太陽電池是發展趨勢。此外，由于鈣鈦礦材料大多含有Pb元素，會對環境有潛在影響，因此，無鉛化、低毒性材料研發也是重要的關注方向。

更多本行業研究分析詳見前瞻產業研究院《中國鈣鈦礦電池（PSCs）產業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》。

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