鈣鈦礦電池現(xiàn)階段的研究方向主要為單結(jié)電池和多結(jié)疊層電池，兩種電池形式各有所長。

單結(jié)鈣鈦礦電池不需要依托PN結(jié)（由一個N型摻雜區(qū)和一個P型摻雜區(qū)緊密接觸所構(gòu)成）就能產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)，結(jié)構(gòu)簡單；搭配其他半導(dǎo)體材料實現(xiàn)疊層的多結(jié)鈣鈦礦電池則可以覆蓋大部分帶隙，實現(xiàn)光子全方位吸收，進(jìn)而帶動電池效率成倍增長。

多家機構(gòu)認(rèn)為擁有高效率的疊層鈣鈦礦電池才是王道，范斌則表示，扎實做好單結(jié)鈣鈦礦才是行業(yè)發(fā)展的根本。

范斌此前接受媒體采訪時稱，不管用什么樣的疊層，首先都要把鈣鈦礦做好。公司曾投入不少資源進(jìn)行異質(zhì)結(jié)上鈣鈦礦的疊層開發(fā)，后來發(fā)現(xiàn)在玻璃上做鈣鈦礦的量產(chǎn)工藝還沒有完全開發(fā)好的時候，進(jìn)行鈣鈦礦/晶硅疊層開發(fā)是沒有基礎(chǔ)的。

“這是我們的看法，當(dāng)然也有人不這么看，也有一些企業(yè)選擇在硅片上做鈣鈦礦。最終的結(jié)果還是需要交給市場評判。”

4.1 單結(jié)電池結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)換效率仍有提升空間

單結(jié)鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)可分為介孔結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)。

相較于鈣鈦礦/晶硅疊層電池多達(dá)十幾層的結(jié)構(gòu)，平面結(jié)構(gòu)的單結(jié)鈣鈦礦電池僅有5層，分別是透明導(dǎo)電電極、電子傳輸層、鈣鈦礦光電吸收層、空穴傳輸層、金屬電極。其中，平面結(jié)構(gòu)中的反式結(jié)構(gòu)由于制備工藝簡單且成膜溫度較低，是鈣鈦礦電池廠商產(chǎn)業(yè)化過程中主要采用的結(jié)構(gòu)。

電池轉(zhuǎn)換效率方面，單結(jié)鈣鈦礦電池理論效率為33%，遠(yuǎn)高于晶硅的29.4%；但現(xiàn)階段鈣鈦礦電池主流廠商單結(jié)中試線效率仍在15%-16%左右，2023年內(nèi)或提升至18%，離鈣鈦礦理論效率仍有較大提升空間。

華泰證券認(rèn)為，短期內(nèi)，鈣鈦礦電池將通過材料改性、配方優(yōu)化、備制鈍化層等多路徑并行提效；長期來看，疊層是提效的終極手段，將打開鈣鈦礦效率天花板。

目前，單結(jié)鈣鈦礦組件產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展較為前列，其中協(xié)鑫光電、纖納光電已率先完成100MW單結(jié)鈣鈦礦組件中試線安裝。

據(jù)悉，協(xié)鑫光電生產(chǎn)的全球大尺寸鈣鈦礦組件（1m×2m）已經(jīng)下線。2022年北京冬奧會期間運行的全球少有的鈣鈦礦光伏建筑項目采用的即是協(xié)鑫光電的鈣鈦礦組件。目前，其投建的全球100MW量產(chǎn)線已在昆山完成廠房和主要硬件建設(shè)，預(yù)計2023年量產(chǎn)組件產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)化效率將超過18%，未來將進(jìn)一步提升至25%以上。同時，公司GW級產(chǎn)線已在規(guī)劃中，目標(biāo)2024年下半年落地。

纖納光電已完成1.245×0.635m尺寸組件發(fā)布，功率可達(dá)130W。公司頭一條GW級產(chǎn)線預(yù)計2023年年底通線，預(yù)計轉(zhuǎn)換效率可達(dá)20%。

另有極電光能756cm2大尺寸單結(jié)鈣鈦礦光伏組件轉(zhuǎn)換效率目前達(dá)到18.2%。

4.2 疊層電池轉(zhuǎn)換效率高，但多處于試驗階段

疊層結(jié)構(gòu)是指不同光學(xué)帶隙的電池進(jìn)行堆疊，寬帶隙電池和窄帶隙電池分別吸收較高、較低的能量光子，實現(xiàn)子電池對太陽光譜分段利用。

疊層電池根據(jù)疊層數(shù)量可分為雙結(jié)、三結(jié)、四結(jié)等，目前結(jié)數(shù)高的是美國國家可再生能源實驗室發(fā)布的六結(jié)電池（砷化鎵），效率高達(dá)47.1%。

雖然增加電池結(jié)數(shù)可以提升電池效率，但所帶來的高成本也不容忽視。因此，目前常規(guī)的結(jié)構(gòu)是兩結(jié)疊層，其中又以效率較高的鈣鈦礦/晶硅疊層、鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層為兩結(jié)疊層的研究焦點。

鈣鈦礦/晶硅疊層是以晶硅作為底電池。

晶硅電池工藝成熟，作為底電池較為穩(wěn)定，研究進(jìn)展相對更快，目前已取得的實驗室效率是2022年12月德國HZB研究中心認(rèn)證的32.5%。

從晶硅電池的適配程度來看，HJT相對更加合適。HJT具備良好的非晶硅鈍化層、對稱結(jié)構(gòu)以及透明導(dǎo)電氧化物（TCO），再加上鈣鈦礦/HJT疊層電池為串聯(lián)結(jié)構(gòu)，可輸出超高電壓，實驗轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到31.3%；對比Topcon疊層，鈣鈦礦與HJT疊層需要做的改造也更少。

目前，已有多家晶硅電池廠商涉足鈣鈦礦/HJT疊層電池。

華晟新能源已完成HJT-鈣鈦礦電池中試線，實現(xiàn)M6大面積疊層均勻制備，目標(biāo)效率為30%；寶馨科技（002514.SZ）計劃2年內(nèi)完成100MW鈣礦或HJT-鈣鈦礦疊層電池產(chǎn)線；中來股份（300393.SZ）涉足鈣鈦礦材料與HJT-疊層電池技術(shù)開發(fā)，目標(biāo)效率26%以上。

鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層是通過人工分別合成寬帶隙和窄帶隙鈣鈦礦，與鈣鈦礦/晶硅疊層相比，鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層效率逐步跟上、度電成本更低、工藝更簡單。

2022年12月底，經(jīng)日本JET第三方認(rèn)證，目前僅有的一家專注全鈣鈦礦疊層的廠商仁爍光能團(tuán)隊研發(fā)的全鈣鈦礦疊層電池穩(wěn)態(tài)光電實驗室轉(zhuǎn)換效率達(dá)到29.0%，再次打破了該團(tuán)隊在2022年6月創(chuàng)造的28.0%的世界紀(jì)錄。

成本方面，鈣鈦礦/晶硅疊層度電成本為5.22美分/KWh，高于鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層的4.22美分/KWh；工藝方面，鈣鈦礦/鈣鈦礦疊層是將頂電池涂抹在玻璃上，對比鈣鈦礦/晶硅疊層在晶硅絨面上涂抹更為簡單。