鈣鈦礦太陽能電池主要由五部分組成，包括透明導電基底、電子傳輸層（ETL）、鈣鈦礦吸光層、空 穴傳輸層（HTL）、金屬電極，具體如下：

1）透明導電基底：一般采用氧化銦錫導電玻璃（ITO） 或者氟摻雜的氧化錫導電玻璃（FTO）。作為其他材料的載體，光線由此射入，將收集到的光電子傳送至外電路。

2）電子傳輸層（ETL）：由致密TiO2和介孔TiO2兩層材料組成。其中，致密TiO2用于阻止導電基底與 鈣鈦礦的直接接觸，避免空穴向導電基底傳輸；介孔TiO2為鈣鈦礦生長提供框架與支撐，形成多孔TiO2/鈣鈦礦混合層，用于傳輸電子。

3）鈣鈦礦吸光層：典型代表為碘化鉛甲胺（MAPbI3， MA=CH3NH3+），用于吸收太陽光產生光電子的活性材料。

4）空穴傳輸層（HTL）：通常使用Spiro-OMeTAD，用于提取與傳輸光生空穴。

5）金屬電極：通過在空穴傳輸層外面蒸鍍一層金獲得，用于傳輸電荷并連接外電路。

鈣鈦礦電池的結構及工作原理

鈣鈦礦電池主要制備工藝

對應鈣鈦礦的五層結構，電子傳輸層（ETL）、鈣鈦礦吸光層、空穴傳輸層（HTL）為制備工藝的核心環節，最核心環節即鈣鈦礦吸光層的制備。透明導電基底層可外采導電玻璃或柔性片；金屬電極通常通過使用貴金屬真空蒸鍍獲得。

鈣鈦礦電池主要制備工藝

針對鈣鈦礦電池最核心的工藝環節（鈣鈦礦吸光層的制備），主要包括旋涂法以及氣相法。旋涂法又稱濕法，氣相法又稱為干法。

1）旋涂法：旋涂法工藝相對簡單，為目前主流的鈣鈦礦吸光層制備方法。按照步驟的不同可進一步分為一步法、兩步法。其中，一步法指將鈣鈦礦的原料全部加入溶劑中，完全溶解后形成前驅溶液，前驅體溶液旋涂于基板上，溶劑在高速旋轉中揮發，溶質留在基板上結晶形成鈣鈦礦薄膜。兩步法指，首先將PbX2溶于溶劑，旋涂在基底上成膜；然后將PbX2浸泡在溶液中或再次旋涂于基板上，與PbX2膜反應生成鈣鈦礦。

2）氣相法：包括物理氣相沉積法與化學氣相沉積法。氣相法適用于大面積器件的制備，同時可以避免旋涂法制備過程中有毒溶劑的使用。另一方面，由于控制前驅體的相對比例并非易事，氣相法對設備性能提出較高要求，高質量膜層的制備難度較高。

鈣鈦礦吸光層的制備工藝比較

鈣鈦礦電池制備主要設備需求

鈣鈦礦太陽能電池主要設備包括鍍膜設備、涂布設備、激光設備、封裝設備為鈣鈦礦電池制備四大設備，其中，鍍膜設備價值占比約50%。

從上述各設備的具體作用來說，鍍膜設備主要應用于制備陽極緩沖層、陰極緩沖層、背電極；涂布設備主要應用于制備鈣鈦礦吸光層、晶化；激光設備主要應用于串聯電池等，主要包括激光膜切與激光清邊。這三大設備為鈣鈦礦電池核心設備。

鈣鈦礦設備/產線投資額經濟性顯著，這也是鈣鈦礦電池技術備受資本市場追捧的關鍵之一。對比晶硅PERC電池，鈣鈦硅太陽能電池產線投資額僅為其約50%（5/9.6億）。

鈣鈦礦電池組件生產線設備構成

鈣鈦礦電池技術下，從原材料到鈣鈦礦組件僅需單一工廠即可完成，流程簡單、生產周期短；而現在主流的單晶硅技術路線，是以產業鏈形式“硅料-硅片-電池-組件”完成組件交付，流程復雜、生產周期長。

左為單結鈣鈦礦產線，右為PERC產線。

鈣鈦礦光伏電池的優勢

1、從產能投資來看，鈣鈦礦電池有巨大優勢

以1GW產能投資來對比，晶硅的硅料、硅片、電池、組件全部加起來，需要大約9億、接近10億元的投資規模，而鈣鈦礦1GW的產能投資，在達到一定成熟度后，約為5億元左右，是晶硅的1/2。

2、純度要求低，低能耗

太陽能級的硅料，純度需要達到99.9999%（6個9），現在還有把標準把純度拉升至了99.99999%的（7個9）。

但對于鈣鈦礦，只需要1個9（95%）即可滿足使用需求，這一個9，不僅會降低能耗，同時對于穩定性也會有一個根本提升。

3、制造成本低

從綜合成本角度，相比于晶硅，鈣鈦礦也有很大優勢——單片組件成本結構中，鈣鈦礦材料占比僅約為5%，總成本約為5毛到6毛錢左右，是晶硅極限成本的50%。

4、從生產端，鈣鈦礦電池的重要優勢——顯著縮短產業鏈

原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：鈣鈦礦光伏電池制備工藝