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1. 疊層電池提效空間廣闊，路線選擇取決于工藝與成本

1.1. 疊層電池結(jié)構(gòu)拓寬理論轉(zhuǎn)化效率至 46%，鈣鈦礦搭配靈活多樣

疊層電池技術(shù)有望提升太陽能電池理論效率至46%。由于太陽光光譜的能量分布較寬，現(xiàn)有的任何一種半導(dǎo)體材料都只能吸收其中能量比其禁帶寬度值高的光子。太陽光中能量較小的光子將透過電池被背電極金屬吸收，轉(zhuǎn)變成熱能；而高能光子超出禁帶寬度的多余能量，則通過光生載流子的能量熱釋作用傳給電池材料本身的點(diǎn)陣原子，使材料本身發(fā)熱。
這些能量都不能通過光生載流子傳給負(fù)載，變成有效電能，限制了單結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率極限。針對(duì)此類問題，鈣鈦礦疊層電池開辟了新的思路：鈣鈦礦的光電轉(zhuǎn)化性能優(yōu)異且?guī)哆B續(xù)可調(diào)，可通過控制 A、B、X 實(shí)現(xiàn)帶隙與能級(jí)分布的連續(xù)調(diào)整。因此，鈣鈦礦可以搭配其他半導(dǎo)體材料，按禁帶寬度從小到大、光譜波段由長到短從底向頂疊合，讓波長最短的光被最外側(cè)的寬隙材料電池利用，波長較長的光能夠透射進(jìn)去讓較窄禁帶寬度材料電池利用，從而減小單結(jié)電池中載流子熱馳豫導(dǎo)致的能量損失，拓寬太陽能光譜的利用范圍，實(shí)現(xiàn)光子全方位吸收。疊層電池效率可突破 Shockley-Queisser (SQ)極限，理論最高極限可拓寬至 46%以上。

1.2. 疊層提效優(yōu)勢(shì)顯著，路線選擇取決于量產(chǎn)成本

疊層電池可由鈣鈦礦電池與鈣鈦礦/晶硅/銅銦鎵硒薄膜電池組成。疊層電池頂層常用高禁帶寬半透明電池吸收較高能量的光子，該層一般由鈣鈦礦電池組成。下層則通過低禁帶寬電池吸收較低能量光子，多為窄帶隙鈣鈦礦電池、晶硅電池、碲化鎘/銅銦鎵硒薄膜電池。疊層電池可以通過寬帶隙的鈣鈦礦吸收波長較短的光，窄帶隙的底電池吸收波長較長的光，以提高對(duì)太陽能光譜的吸收范圍，大幅增加光電轉(zhuǎn)換效率。此外，由于疊層電池多采用直接復(fù)合結(jié)構(gòu)，輔材、配件等成本得以節(jié)省，具備低降本潛力。

疊層主要分為 2T和 4T，路線選擇取決于量產(chǎn)成本。按照子電池電極之間的連線形式，疊層電池可分為兩端式（2T）和四端式（4T）。1）2T 疊層電池指在底層電池上直接沉積鈣鈦礦電池，通過互聯(lián)層或隧穿結(jié)將兩個(gè)子電池串聯(lián)連接，只需要一個(gè)頂端透明電極（不包括背電極），最小化電極光學(xué)損失，大幅降低封裝耗材用量，工藝流程簡(jiǎn)潔，遠(yuǎn)期最具降本空間。但該類電池制備難度較高，中間復(fù)合層和上端頂電極的制備不能損壞底電極，效率受到電流較小電池的限制，且良率要求更高。目前仁爍光能、隆基綠能等企業(yè)采用此種方法。2）4T 疊層電池：放寬了兩子電池的匹配條件，使制備更加容易，且每個(gè)子電池獨(dú)立輸出，不會(huì)相互受制，效率是兩子電池之和。但這種結(jié)構(gòu)需要 3 個(gè)透明電極（不包括背電極）、更多的輔材與結(jié)構(gòu)件。目前合特光電、隆基綠能等企業(yè)有相關(guān)布局。

2. 全鈣鈦礦疊層降本潛力最大，鈣鈦礦-晶硅疊層性價(jià)比顯著

疊層電池方案多樣，按照底電池可分為鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層、鈣鈦礦-晶硅疊層、鈣鈦礦-薄膜電池（CIGS）疊層。按照連接方式可分為兩端和四端疊層。當(dāng)前，產(chǎn)業(yè)化主要方向聚焦于鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層及鈣鈦礦-晶硅疊層，也有部分公司率先進(jìn)行四端鈣鈦礦-晶硅疊層布局。

2.1. 鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層降成本潛力最大，技術(shù)瓶頸亟待突破

鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層電池降本空間顯著。該類疊層電池頂、底電池均為鈣鈦礦電池，理論上高效率的頂電池禁帶寬以 1.7~1.9eV 的寬帶隙頂電池最佳，底電池以 0.9~1.2eV 的窄帶隙頂電池最佳。從成本端看，鈣鈦礦鈣鈦礦疊層電池降本空間最大：1）輔材成本尤其導(dǎo)電玻璃消耗并未增長，僅電池材料（傳輸層、鈣鈦礦層）成本為單結(jié)兩倍左右，隨著規(guī)?；嵘?，電池材料占比將隨產(chǎn)業(yè)成熟度而大幅降低，從材料成本端看，鈣鈦礦-鈣鈦礦全疊層電池將最具吸引力；2）從設(shè)備投資看，封裝、檢測(cè)設(shè)備、背電極制備設(shè)備無需增加，設(shè)備投資保守估計(jì)僅為單結(jié) 1.8 倍，且隨著規(guī)?；l(fā)展，折舊成本將被攤薄。根據(jù)我們測(cè)算，以 GW 級(jí)產(chǎn)線、單結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率 18%、疊層電池效率 25%測(cè)算，單結(jié)電池成本為 1.03元/W、鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層成本為 1.18 元/W，其中主要增長在電池材料及折舊，隨著產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展，兩類成本具備大幅降本空間，鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層憑借其成本端吸引力，有望實(shí)現(xiàn)突圍。

當(dāng)前材料穩(wěn)定性及吸光質(zhì)量掣肘全鈣鈦礦疊層電池發(fā)展。目前，限制全鈣鈦礦疊層電池效率的主要有三個(gè)因素：1）當(dāng)前部分將 Pb 替換成 Sn 是制備窄帶隙電池的主要方法，但 Sn2+容易被氧化成 Sn4+，且 Sn-I 鍵比Pb-I 容易斷裂，易與水、氧氣發(fā)生反應(yīng)；2）全鈣鈦礦疊層電池互聯(lián)界面為平面，平面界面的光反射降低了窄帶隙鈣鈦礦電池對(duì)長波光譜利用率；3）窄帶隙電池沉積過程中存在溶劑對(duì)寬帶隙鈣鈦礦電池降解的風(fēng)險(xiǎn)，需要制備致密中間層，防止對(duì)下電池進(jìn)行溶劑和離子擴(kuò)散。開發(fā)新型材料、添加劑及工藝提升是解決當(dāng)前全鈣鈦礦電池效率及穩(wěn)定性問題的重要方法。

2.2. 鈣鈦礦-晶硅兩端疊層兼具鈣鈦礦-晶硅優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵在光電學(xué)匹配

鈣鈦礦-晶硅兩端疊層性價(jià)比最優(yōu)，產(chǎn)業(yè)化路徑順暢。硅帶隙為 1.1eV，非常適合作為疊層電池底電池，頂電池則為寬帶隙鈣鈦礦電池。當(dāng)前鈣鈦礦-HJT 電池在產(chǎn)業(yè)化中得到最多實(shí)踐，主要由于：1）從工藝端看匹配度最佳：HJT 制備流程短，改造簡(jiǎn)單，且同樣采用薄膜沉積工藝，其TCO 層能夠同鈣鈦礦電池匹配；2）晶硅電池中 HJT 效率天花板最高。
綜合來看，鈣鈦礦-晶硅兩端疊層最具性價(jià)比，主要由于：1）當(dāng)前晶硅產(chǎn)線已相對(duì)成熟，與全鈣鈦礦疊層相比，良率與一致性較高；2）兩端疊層方式使其同樣節(jié)省輔材成本；3）鈣鈦礦面積需要與 HJT 面積匹配，如 210mm、166mm 尺寸等，不再制備大尺寸鈣鈦礦（如 1m*2m），在小面積下，鈣鈦礦電池效率及穩(wěn)定性將更優(yōu)異，有助于疊層電池整體性能提升。當(dāng)前，光伏龍頭如隆基、通威紛紛入局，預(yù)計(jì)鈣鈦礦-晶硅疊層產(chǎn)業(yè)化有望加速。

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