A股熱炒鈣鈦礦！穩(wěn)定性差、短命的鈣鈦礦光伏電池能崛起？

知情郎·眼｜侃透天下專利事兒

光伏最近出了個(gè)新技術(shù)概念，叫鈣鈦礦電池，挺冷門(mén)的。

但在資本市場(chǎng)很有熱度，東方財(cái)富、同花順等還專門(mén)出了個(gè)鈣鈦礦電池概念板塊，板塊指數(shù)漲的還挺不錯(cuò)。

一個(gè)技術(shù)概念被二級(jí)市場(chǎng)捧，自然是有人做局。

今年6月，高瓴資本在其公眾號(hào)上發(fā)布了一篇名為《鈣鈦礦技術(shù)驅(qū)動(dòng)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展》的文章，鈣鈦礦被產(chǎn)業(yè)認(rèn)為是極具潛力的下一代光伏材料。

緊接著，一群券商調(diào)研行業(yè)公司、從各維度發(fā)表關(guān)于鈣鈦礦的文章。

熱度就起來(lái)了！

然后，A股市場(chǎng)就開(kāi)始掀起相關(guān)概念漲漲漲的行情，如京山輕機(jī)、金晶科技這些公司！

鈣鈦礦概念股票

之前，知情郎寫(xiě)過(guò)光伏HJT技術(shù)路線文章《光伏異質(zhì)結(jié)電池概念作妖，沒(méi)專利的金剛玻璃能玩42億的擴(kuò)產(chǎn)游戲？》。

鈣鈦礦電池，據(jù)說(shuō)是比HJT、TOPCon等異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)更有潛力的新技術(shù)。

知情郎感嘆句，光伏太陽(yáng)能電池片這個(gè)產(chǎn)業(yè)，咋說(shuō)呢，年年都有新技術(shù)風(fēng)口，動(dòng)不動(dòng)就更新?lián)Q代。

搞得大家一愣一愣，不知所然。

資本市場(chǎng)最喜歡這種技術(shù)概念迭代，因?yàn)橛薪杩诤煤鲇仆庑械木虏税　?/p>

話術(shù)收割弱智多簡(jiǎn)單開(kāi)心！

今天炒下HJT技術(shù)，明天炒作下TOPCon，后天炒作下鈣鈦礦電池概念，好天天割韭菜了。

順道聊聊鈣鈦礦電池的專利故事！

01先科普下鈣鈦礦電池

要問(wèn)鈣鈦礦是什么，其實(shí)連行業(yè)工程師也未必清楚。

公開(kāi)資料披露，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池（perovskite solar cells），是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽(yáng)能電池，屬于第三代太陽(yáng)能電池，也稱作新概念太陽(yáng)能電池。

這類電池的核心是鈣鈦礦這種材料結(jié)構(gòu)，具有很強(qiáng)的光－電轉(zhuǎn)換效率。

鈣鈦礦（分子通式為 ABX3 的一類晶體材料），最早是 1839 年德國(guó)科學(xué)家 GustavRose 發(fā)現(xiàn)了元素組成為 CaTiO3 礦物，后來(lái)人們將具有這種晶體結(jié)構(gòu)的物質(zhì)統(tǒng)稱為鈣鈦礦。

在鈣鈦礦八面體結(jié)構(gòu)中，A 是較大的陽(yáng)離子，B 是較小的陽(yáng)離子，X 是陰離子，每個(gè) A 離子被 B 和 X 離 子一起構(gòu)成的八面體所包圍。鈣鈦礦材料由于其光吸收系數(shù)高、載流子遷移率大、合成方法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是下一代最具前景的光電材料之一。

鈣鈦礦結(jié)構(gòu)非常適合作為太陽(yáng)能電池吸收光線的活性層，因?yàn)樗鼈兾展饩€的效率比硅更高，且成本更低廉。將鈣鈦礦結(jié)構(gòu)集成到太陽(yáng)能電池中，需要采用的設(shè)備也相對(duì)簡(jiǎn)單。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的組件生產(chǎn)流程沉積透明導(dǎo)電層（TCO）、沉積電子傳輸層（ETL）、沉積鈣鈦礦層、 沉積空穴傳輸層（HTL）、背電池制備、組件封裝，較晶硅類太陽(yáng)能電池制備大幅簡(jiǎn)化。

02鈣鈦礦優(yōu)缺點(diǎn)以及最新進(jìn)展

下面是專業(yè)人士對(duì)鈣鈦礦的優(yōu)缺點(diǎn)評(píng)價(jià)

過(guò)去十年，鈣鈦礦的光電轉(zhuǎn)化效率快速發(fā)展。從理論極限來(lái)看，鈣鈦電池單層電池理論效率極值可達(dá)31％，晶硅／鈣鈦礦雙節(jié)疊層轉(zhuǎn)換效率可達(dá)35％，而三節(jié)層電池理論極限可能升值至45％以上。這足以吊打目前主流晶硅電池和N型電池（HJT、TOPCon、IBC）。

此外，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池還具有低成本、高柔性等優(yōu)勢(shì)。成品太陽(yáng)能組件中，導(dǎo)電玻璃占了成本的30％以上，其次是金屬電極，所以鈣鈦礦相關(guān)的材料成本很低；由于鈣鈦礦材料吸光系數(shù)大，光伏厚度僅需微米級(jí)就能實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)光的有效利用，可以做成薄膜電池實(shí)現(xiàn)柔性。

鈣鈦礦電池也不是沒(méi)有缺點(diǎn)，最大的缺點(diǎn)就是耐用性差。

由于鈣鈦礦屬于離子晶體材料，所以比晶硅脆弱且穩(wěn)定性差，有易氧化和不耐高溫等缺點(diǎn)，壽命短和衰減率高是其一直沒(méi)有進(jìn)入工業(yè)化的重要原因。

目前鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的 T80 壽命（效率下降到初始值的 80％）約 4000 小時(shí)， 距當(dāng)前主流光伏技術(shù)的 25 年壽命相差甚遠(yuǎn)。從原因來(lái)看，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池不穩(wěn)定的原 因可以分為吸濕性、熱不穩(wěn)定性、離子遷移等內(nèi)在因素，和紫外線、光照等外在因素。

最近有媒體報(bào)道美國(guó)普林斯頓工程學(xué)院研究人員開(kāi)發(fā)出首個(gè)具有商業(yè)可行性使用壽命的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，當(dāng)然具體細(xì)節(jié)未知。

同樣，在穩(wěn)定性問(wèn)題上，國(guó)內(nèi)研究團(tuán)體也作了突破。

據(jù)說(shuō)，中科院半導(dǎo)體研究所研究員游經(jīng)碧帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在《科學(xué)》發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)在鈣鈦礦材料中引入少量氯化銣（RbCl），可將常見(jiàn)的引起鈣鈦礦不穩(wěn)定的二次相PbI2轉(zhuǎn)化成為全新的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好的（PbI2）2RbCl（簡(jiǎn)稱PIRC）。

該研究實(shí)現(xiàn)了85攝氏度條件下鈣鈦礦材料熱穩(wěn)定性大幅度提升，同時(shí)鈣鈦礦材料的離子遷移勢(shì)壘提高了3倍，離子遷移得到有效抑制。

光電轉(zhuǎn)換效率是太陽(yáng)能電池的核心指標(biāo)之一，為實(shí)現(xiàn)高效率的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，常采用可與鈣鈦礦形成I型異質(zhì)結(jié)能級(jí)結(jié)構(gòu)的二次相碘化鉛（PbI2）來(lái)阻擋載流子在多晶鈣鈦礦晶界或表面缺陷處復(fù)合。

此前，半導(dǎo)體所發(fā)現(xiàn)基于二次相PbI2的鈣鈦礦電池較難兼顧效率和穩(wěn)定性，原因在于PbI2二次相的存在或提供了鈣鈦礦分解以及離子移動(dòng)通道，使鈣鈦礦材料以及電池器件長(zhǎng)期穩(wěn)定性較差，且易產(chǎn)生較大的電滯。因此，如何設(shè)計(jì)穩(wěn)定的二次相，既能實(shí)現(xiàn)鈍化鈣鈦礦缺陷，又能獲得穩(wěn)定的鈣鈦礦吸光材料，從而實(shí)現(xiàn)既高效又穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池是當(dāng)前該領(lǐng)域的重要課題之一。

此外，游經(jīng)碧團(tuán)隊(duì)在研究中發(fā)現(xiàn)，通過(guò)抑制PbI2消除了鈣鈦礦／PbI2界面的強(qiáng)限域?qū)е碌哪軒ё兇髥?wèn)題，減小了鈣鈦礦材料的帶隙，擴(kuò)展了對(duì)太陽(yáng)光吸收的范圍?；讷@得的高穩(wěn)定性、光吸收擴(kuò)展的鈣鈦礦材料，該團(tuán)隊(duì)研制出認(rèn)證效率為25．6％的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，為目前公開(kāi)發(fā)表的單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池世界最高效率。對(duì)電池器件分別進(jìn)行1000小時(shí)放置和85攝氏度加速老化，結(jié)果保持初始效率的96％和80％。

半導(dǎo)體所的這項(xiàng)研究一定程度上實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的高光電轉(zhuǎn)換效率和高穩(wěn)定性。

光伏發(fā)電的太陽(yáng)能電池片，轉(zhuǎn)換效率、成本、穩(wěn)定性三個(gè)是核心指標(biāo)，也是大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前提條件！

說(shuō)白了，這鈣鈦礦技術(shù)路線簡(jiǎn)單容易操作成本低、轉(zhuǎn)化效率還高，就是在長(zhǎng)期光照加熱條件下結(jié)構(gòu)極易被破壞不穩(wěn)定導(dǎo)致電池短命！

解決不了穩(wěn)定性問(wèn)題，扯大規(guī)模工業(yè)化就是坑人！