作者/星空下的夾心糖

編輯/菠菜的星空

排版/星空下的韭菜

這兩年，鈣鈦礦電池具有極高的知名度。

鈣鈦礦電池問世時間不長，卻成為了發(fā)展最快的太陽能電池。自2009年日本學(xué)者Kojima和Miyasaka制備出了能量效率3.8%的鈣鈦礦電池開始，鈣鈦礦電池便實現(xiàn)了長足而快速的發(fā)展。

今年11月，隆基綠能（601012）自主研發(fā)的晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達(dá)到33.9%，這也是目前全球晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率的最高紀(jì)錄，這是該記錄第一次由我國企業(yè)打破。

鈣鈦礦電池與晶硅電池效率（截至2022年） 資料來源：華泰證券研報

今天，我們也聊聊鈣鈦礦電池，以及它的原材料TCO玻璃。

一、光伏里的后起之秀

鈣鈦礦電池是指滿足鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)（ABX3結(jié)構(gòu)）的一大類物質(zhì)，本質(zhì)上是離子型有機(jī)化合物，事實上并不含有“鈣”或“鈦”。鈣鈦礦電池的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)組成為CH3NH3PbI3 ，其中A離子為CH3NH3+，B離子為Pb2+，X離子為I-，當(dāng)然，這三種離子可以換成其他的離子，以獲得更高的能量效率或更優(yōu)的長期性能。

鈣鈦礦電池晶體結(jié)構(gòu) 資料來源：網(wǎng)絡(luò)公開信息

鈣鈦礦電池具有很高的理論效率。據(jù)美國《華爾街日報》報道，單結(jié)鈣鈦礦電池的理論轉(zhuǎn)換效率可達(dá)33%，而鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的理論轉(zhuǎn)化效率可達(dá)43%，都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過單晶硅電池29.4%的理論轉(zhuǎn)換效，是不折不扣的未來新星。

同時，鈣鈦礦太陽電池還具有理論成本低, 制備工藝簡單, 以及可制備柔性、透明及疊層電池等一系列優(yōu)點。而且其獨特的缺陷特性, 使鈣鈦礦晶體材料既可呈現(xiàn)n型半導(dǎo)體的性質(zhì), 也可呈現(xiàn)p型半導(dǎo)體的性質(zhì), 故而其應(yīng)用更加多樣化。鈣鈦礦電池的原材料具有廉價、可溶液制備的特點，遠(yuǎn)期理論成本遠(yuǎn)低于目前的晶硅電池。

另外，晶硅電池投資高昂，高溫和真空步驟眾多，硅料等環(huán)節(jié)能耗巨大，生產(chǎn)過程本身也會產(chǎn)生大量碳排放，是一款“今天耗電，明天發(fā)電”的產(chǎn)品。鈣鈦礦電池則工藝簡單，設(shè)備投資主要集中在鈣鈦礦涂層環(huán)節(jié)，高溫高壓或真空步驟很少，耗能極少，真正做到了“有始有終”的環(huán)保。

二、產(chǎn)業(yè)化的困擾

當(dāng)然，鈣鈦礦電池也不是完美的，或者說，鈣鈦礦電池當(dāng)前還面臨著諸多棘手的問題。一方面，鈣鈦礦電池的發(fā)展過快導(dǎo)致理論研究跟不上，鈣鈦礦電池當(dāng)前存在難以解決的遲滯效應(yīng)等問題，從而導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化效率低，實際成本依然偏高。

另一方面，由于鈣鈦礦材料屬于離子晶體材料，非常脆弱，現(xiàn)在鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)有很多種，但是都存在著不耐高溫，不耐光照、易水解、易氧化、易發(fā)生二次反應(yīng)等缺陷，組件的壽命較短。

最后，鈣鈦礦電池的產(chǎn)業(yè)化本身也不成熟，工藝層面還有諸多問題需要解決，原材料價格也居高不下，這些因素也都限制了鈣鈦礦電池的發(fā)展。當(dāng)前，鈣鈦礦電池大多還處于“黑科技”階段，年產(chǎn)裝機(jī)尚未達(dá)到GW級別，距離走進(jìn)千家萬戶還很遙遠(yuǎn)。

三、TCO玻璃，降本的關(guān)鍵

好景不長，原料藥行業(yè)在經(jīng)歷洗牌之后迎來了上下游的雙向擠壓。一和晶硅電池相比，鈣鈦礦電池的結(jié)構(gòu)相對晶硅電池更為簡單，典型的鈣鈦礦電池只有五層，大致分為：

1.透明電極（金銀等金屬）；

2.空穴傳輸層（HTL）；

3.鈣鈦礦薄膜層；

4.電子傳輸層（ETL）；

5.透明導(dǎo)電玻璃（即TCO玻璃）。

這其中，TCO玻璃是降本的關(guān)鍵。方面多種化工原料經(jīng)歷大周期高位，價格暴漲。像肝素這樣的生物原料也受疫情和產(chǎn)品周期等影響大幅提價。

鈣鈦礦電池組件結(jié)構(gòu) 資料來源：知網(wǎng)

1/3（如果算上背玻璃則占一半）。與之對比的是，光伏玻璃在晶硅電池中的成本占比僅為7-10%。未來隨著電極及各層成本的降低，TCO玻璃的成本占比可能還會提升，得TCO玻璃者才能得鈣鈦礦電池。

鈣鈦礦電池成本結(jié)構(gòu) 資料來源：未來智庫

TCO玻璃承擔(dān)著載體、透光、導(dǎo)電三種功能，因此對厚度、透光率、導(dǎo)電能力等指標(biāo)都要求苛刻，生產(chǎn)技術(shù)門檻較高。作為玻璃，其透光性很重要，通常要求透過率達(dá)到80%以上；同時，作為電極，對其功函數(shù)及電導(dǎo)率也有一定要求。然而，TCO玻璃的透光率和電導(dǎo)率通常呈現(xiàn)此消彼長的行為，因此需要在其間尋找平衡。

除此之外，TCO玻璃認(rèn)證難度大、周期長，需要下游客戶配套合作研發(fā)。據(jù)相關(guān)機(jī)構(gòu)調(diào)研反饋，無相關(guān)基礎(chǔ)的玻璃企業(yè)從研發(fā)到批量供貨需耗時2-3年，同時玻璃行業(yè)資產(chǎn)相對較重，這些因素?zé)o疑都提高了TCO玻璃的壁壘。

目前，全球TCO玻璃的工藝主要掌握在海外公司手中，高品質(zhì)的太陽能TCO玻璃基本被日本的旭硝子、板硝子壟斷，供給受限，采購成本還高。國內(nèi)企業(yè)主要以金晶科技（600586）、耀皮玻璃（600819）和旗濱集團(tuán)（601636）為主，但供給量依然較少，TCO玻璃依然沒有擺脫“卡脖子”的困擾。

四、何時迎來突破

事實上，早在2010年左右，旗濱和耀皮就嘗試為當(dāng)時大火的薄膜電池生產(chǎn)TCO玻璃，但因為國內(nèi)薄膜電池沒發(fā)展起來，他們最終鎩羽而歸。十幾年過去了，TCO玻璃的發(fā)展依然任重道遠(yuǎn)。

一方面，鈣鐵礦實際裝機(jī)規(guī)模仍偏小，且在2023 年面臨多晶硅降價的競爭壓力，還缺少政策催化和補貼驅(qū)動，自然難以對TCO玻璃形成有力的需求支撐，TCO玻璃產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)性就得不到保證。根據(jù)國泰君安證券的測算，當(dāng)前同一規(guī)模產(chǎn)線生產(chǎn)TCO 玻璃的經(jīng)濟(jì)效益尚不及雙銀建筑玻璃，賺不到錢自然就沒有動力。

另一方面，TCO玻璃的國產(chǎn)化進(jìn)度又會影響鈣鈦礦電池的綜合成本，進(jìn)而影響其產(chǎn)品競爭力，鈣鈦礦電池廠商被迫要接受高昂的價格或嘗試尋找新的技術(shù)路線，二者陷入了互相以對方為前提的“雞與蛋”的悖論之中。

要想打破這一切，我們需要一個爆發(fā)的奇點。

注：本文不構(gòu)成任何投資建議。股市有風(fēng)險，入市需謹(jǐn)慎。沒有買賣就沒有傷害。