鈣鈦礦疊層電池知識整理匯總

鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）是第三代高效薄膜電池的代表，憑借良好的吸光性、電荷傳輸速率、巨大的開發潛力，實現了高效率、高柔性、低成本，被譽為“光伏領域的新希望”。鈣鈦礦太陽能電池還可通過與晶硅電池疊層進一步提升光電轉換效率，是未來產業化的重點發展方向。

鈣鈦礦-晶硅疊層電池具備高效率、低成本優勢，理論極限效率有望達 43%以上。硅異質結電池在單晶硅電池高轉換效率的基礎上，有效降低了成本，是目前硅電池研究領域的主流方向。鈣鈦礦-硅異質結疊層電池能更加合理地利用全光譜范圍內的光子，減少能量損失，是突破單結電池效率極限的重要方法，根據 ACS Publications，鈣鈦礦-硅異質結疊層太陽能電池的極限效率在 44%-45%，在單結鈣鈦礦太陽能電池 31%的基礎上有顯著提升。

圖片來源：南開大學光電子薄膜器件與技術研究所

技術總結：

1）鈣鈦礦疊層電池：

疊層電池的設計原理是寬帶隙頂部電池吸收高能量光子，窄帶隙底部電池提高光子利用率 ，二者合作能突破單結電池的理論效率極限，打開轉化效率天花板。效率突破單結極限，多種技術路徑持續探索。

?從材料分類：

可分為鈣鈦礦/PERC、鈣鈦礦/TOPCon、鈣鈦礦/HJT、鈣鈦礦/CIGS與全鈣鈦礦電池等。鈣鈦礦晶硅疊層電池是現階段晶硅電池的升級之選，其中鈣鈦礦/HJT電池或為更優解；而全鈣鈦礦電池無需晶硅材料，能實現有效降本，未來隨著量產技術逐漸成熟，全鈣鈦礦疊層有望成為更優選擇。

?從結構分類：

兩端結構為兩子電池串聯，三端結構兩子電池并聯，四端機械堆疊結構兩子電池并聯，光學耦合。兩端集成一體化結構要求兩子電池電流相互匹配，產業選擇集中于兩端一體化結構，或因其所需透明導電層較少，制備成本低。

2）制備設備：

看好廣泛PVD與先進ALD。

綜合分析各公司公開專利，疊層電池生產流程相較于單結電池的增量在于中間層，ALD技術在其中緩沖層/致密層更占優；PVD技術覆蓋大部分生產流程，價值量占比高。

3）疊層鈣鈦礦電池：

電池廠商厚積待薄發，產能規劃持續萌芽。

目前鈣鈦礦疊層電池尚處于研發與試驗階段，已有企業宣布產能規劃，鈣鈦礦晶硅疊層電池因基礎晶硅技術成熟，產業進度快于鈣鈦礦/CIGS疊層電池與全鈣鈦礦疊層電池。

效率方面，小面積鈣鈦礦/晶硅疊層電池效率已超30%，期待大面積疊層電池效率突破。