知情郎·眼｜侃透天下專利事兒

光伏最近出了個新技術概念，叫鈣鈦礦電池，挺冷門的。

但在資本市場很有熱度，東方財富、同花順等還專門出了個鈣鈦礦電池概念板塊，板塊指數漲的還挺不錯。

一個技術概念被二級市場捧，自然是有人做局。

今年6月，高瓴資本在其公眾號上發布了一篇名為《鈣鈦礦：技術驅動光伏產業發展》的文章，鈣鈦礦被產業認為是極具潛力的下一代光伏材料。

緊接著，一群券商調研行業公司、從各維度發表關于鈣鈦礦的文章。

熱度就起來了！

然后，A股市場就開始掀起相關概念漲漲漲的行情，如京山輕機、金晶科技這些公司！

鈣鈦礦概念股票

之前，知情郎寫過光伏HJT技術路線文章《光伏異質結電池概念作妖，沒專利的金剛玻璃能玩42億的擴產游戲？》。

鈣鈦礦電池，據說是比HJT、TOPCon等異質結電池技術更有潛力的新技術。

知情郎感嘆句，光伏太陽能電池片這個產業，咋說呢，年年都有新技術風口，動不動就更新換代。

搞得大家一愣一愣，不知所然。

資本市場最喜歡這種技術概念迭代，因為有借口好忽悠外行的韭菜啊。

話術收割弱智多簡單開心！

今天炒下HJT技術，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

要問鈣鈦礦是什么，其實連行業工程師也未必清楚。

公開資料披露，鈣鈦礦型太陽能電池（perovskite solar cells），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，屬于第三代太陽能電池，也稱作新概念太陽能電池。

這類電池的核心是鈣鈦礦這種材料結構，具有很強的光－電轉換效率。

鈣鈦礦（分子通式為 ABX3 的一類晶體材料），最早是 1839 年德國科學家 GustavRose 發現了元素組成為 CaTiO3 礦物，后來人們將具有這種晶體結構的物質統稱為鈣鈦礦。

在鈣鈦礦八面體結構中，A 是較大的陽離子，B 是較小的陽離子，X 是陰離子，每個 A 離子被 B 和 X 離 子一起構成的八面體所包圍。鈣鈦礦材料由于其光吸收系數高、載流子遷移率大、合成方法簡單等優點，被認為是下一代最具前景的光電材料之一。

鈣鈦礦結構非常適合作為太陽能電池吸收光線的活性層，因為它們吸收光線的效率比硅更高，且成本更低廉。將鈣鈦礦結構集成到太陽能電池中，需要采用的設備也相對簡單。

鈣鈦礦太陽能電池的組件生產流程：沉積透明導電層（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，較晶硅類太陽能電池制備大幅簡化。

02鈣鈦礦優缺點以及最新進展

下面是專業人士對鈣鈦礦的優缺點評價：

過去十年，鈣鈦礦的光電轉化效率快速發展。從理論極限來看，鈣鈦電池單層電池理論效率極值可達31％，晶硅／鈣鈦礦雙節疊層轉換效率可達35％，而三節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，鈣鈦礦太陽能電池還具有低成本、高柔性等優勢。成品太陽能組件中，導電玻璃占了成本的30％以上，其次是金屬電極，所以鈣鈦礦相關的材料成本很低；由于鈣鈦礦材料吸光系數大，光伏厚度僅需微米級就能實現太陽光的有效利用，可以做成薄膜電池實現柔性。

鈣鈦礦電池也不是沒有缺點，最大的缺點就是耐用性差。

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

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

最近有媒體報道美國普林斯頓工程學院研究人員開發出首個具有商業可行性使用壽命的鈣鈦礦太陽能電池，當然具體細節未知。

同樣，在穩定性問題上，國內研究團體也作了突破。

據說，中科院半導體研究所研究員游經碧帶領團隊在《科學》發表的研究發現，通過在鈣鈦礦材料中引入少量氯化銣（RbCl），可將常見的引起鈣鈦礦不穩定的二次相PbI2轉化成為全新的熱穩定性和化學穩定性好的（PbI2）2RbCl（簡稱PIRC）。

該研究實現了85攝氏度條件下鈣鈦礦材料熱穩定性大幅度提升，同時鈣鈦礦材料的離子遷移勢壘提高了3倍，離子遷移得到有效抑制。

光電轉換效率是太陽能電池的核心指標之一，為實現高效率的鈣鈦礦太陽能電池，常采用可與鈣鈦礦形成I型異質結能級結構的二次相碘化鉛（PbI2）來阻擋載流子在多晶鈣鈦礦晶界或表面缺陷處復合。

此前，半導體所發現基于二次相PbI2的鈣鈦礦電池較難兼顧效率和穩定性，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通道，使鈣鈦礦材料以及電池器件長期穩定性較差，且易產生較大的電滯。因此，如何設計穩定的二次相，既能實現鈍化鈣鈦礦缺陷，又能獲得穩定的鈣鈦礦吸光材料，從而實現既高效又穩定的鈣鈦礦太陽能電池是當前該領域的重要課題之一。

此外，游經碧團隊在研究中發現，通過抑制PbI2消除了鈣鈦礦／PbI2界面的強限域導致的能帶變大問題，減小了鈣鈦礦材料的帶隙，擴展了對太陽光吸收的范圍。基于獲得的高穩定性、光吸收擴展的鈣鈦礦材料，該團隊研制出認證效率為25．6％的鈣鈦礦太陽能電池，為目前公開發表的單結鈣鈦礦太陽能電池世界最高效率。對電池器件分別進行1000小時放置和85攝氏度加速老化，結果保持初始效率的96％和80％。

半導體所的這項研究一定程度上實現了鈣鈦礦太陽能電池的高光電轉換效率和高穩定性。

光伏發電的太陽能電池片，轉換效率、成本、穩定性三個是核心指標，也是大規模產業化的前提條件！

說白了，這鈣鈦礦技術路線簡單容易操作成本低、轉化效率還高，就是在長期光照加熱條件下結構極易被破壞不穩定導致電池短命！

解決不了穩定性問題，扯大規模工業化就是坑人！