在理論極限上，晶硅太陽能電池、PERC單晶硅電池、HJT電池、TOPCon電池的極限轉換效率為29.40%、24.50%、27.50%、28.70%。
單結鈣鈦礦電池理論最高轉換效率達31%，多結電池理論效率達45%。
制備成本，PSCs制作過程無需硅料，制作金屬鹵化物鈣鈦礦所需原材料儲量豐富，價格低廉，且前驅液的配制不涉及任何復雜工藝。
設備投資額方面，鈣鈦礦1GW需要的投資金額約為5億元，是晶硅的1/2左右，是第二代GaAs薄膜太陽能電池的1/10。
我們認為23年行業至少會有1GW鈣鈦礦設備訂單招標，這對光伏企業來說是具有里程碑意義的事件，有望開啟20年以來HJT設備長牛趨勢。
根據產業調研，協鑫、纖納有望23年各招標1GW；極電第一期1GW將在24年達產。
我們此前梳理協鑫及纖納100MW中試線設備采購情況，協鑫：3臺pvd+1臺涂布設備+1臺自研結晶+P1-P4激光設備+封裝設備，纖納：1臺pvd+3臺涂布設備+P1-P4激光設備+封裝設備。
待GW級招標明確落地，有望走出長牛行情。
鈣鈦礦基礎特點：
光伏行業所說鈣鈦礦專指甲胺、甲脒等與鉛、碘、溴組成的AMX3形八面體結構材料，具有消光系數高、弱光性能好、壽命高、制備工藝簡單的特點。
可以做薄，實現柔性的應用；
BIPV(光伏建筑一體化)應用前景較好；
較晶硅電池更低的度電成本。
效率進展：
小面積：25.7%（0.1cm2）韓國某大學
大面積：17.9%（800cm2）松下
國內：單節23.7%（1.0cm2）中國科技大學
模組22.44%（26cm2）華北電力大學與瑞士聯邦理工大學合作
鈣鈦礦與晶硅疊層：
小面積：未知 （1.1cm2） 瑞士聯邦理工
大面積：26.8%（274cm2組件）牛津光伏
鈣鈦礦與鈣鈦礦疊層：起步階段
小面積：28%（0.005cm2）南京大學 譚海仁
大面積：22%（20cm2小組件）南京大學 譚海仁
從染料敏化技術開始發展13年來，通過界面修飾等手段，理論效率可以達到31%，如果做到最佳代謝（1.35-1.38eV），最高達33.4%，高于HJT/TOPCON等各類晶硅電池27%-29.4%的效率。
同時以1GW中試線為例，組件效率18%時，鈣鈦礦成本為晶硅的80%；實際量產如達到20%組件效率，成本為晶硅的50%。
成本組成：
以效率為導向，主流結構從介孔向平面轉變（萬度光源介孔結構效率低，但穩定性強）。
平板結構的組件包括透明電極ITO靶材，電子傳輸層氧化錫氧化鈦等，空穴傳輸層的有機的PTAA或無機的氧化亞銅等，電極則在實驗室環境使用金銀銅等，實際投產時為了降本會選擇碳電極等。
常規ITO 中包括銦這一稀有元素，結合工藝難度成為鈣鈦礦電池成本中占比較高的部分。
量產面臨的困難：
1.穩定性差
因為鈣鈦礦時離子型的晶體，內部會有很多缺陷，離子會在內部擴散導致性能下降。
2.面積放大的問題
制造工藝不同于晶硅電池，鈣鈦礦通過反應形成而不是結晶，在大面積基底上會出現先后反應的情況，成膜均勻性差，提高串聯電阻，引起效率下降。一旦成膜不好出現孔洞，會導致電極短接。目前大面積鈣鈦礦的效率是遠低于小面積的實驗室效率的。
工藝優劣：
目前大面積的制備工藝主要包括溶液涂布如狹縫涂布、刮刀涂布，以及真空鍍膜等，或者二者結合。
1. 溶液涂布（如狹縫涂布或者說印刷）：工藝簡單，設備廉價，效率和穩定性高。但厚度和均勻性不好控制。
2. 真空沉積/蒸鍍（如PVD）：厚度和均勻性控制好。但由于兩層沉積材料之間反應不徹底產生的殘留會影響鈣鈦礦的穩定性和效率。同時以碘甲胺為例在真空下在設備中產生酸性環境，對設備破壞性很大。
當前機構常用工藝為先真空沉積一層碘化鉛，再溶液法印刷碘甲胺，但依舊存在反應不均勻和殘留問題。
大面積鈣鈦礦的主要難點就是如何在溶液中形成大量的結晶，以提升鍍膜的均勻性。
度電成本：
晶硅與鈣鈦礦電池的材料成本對度電成本的比較起決定性作用，但晶硅電池的材料成本主要在硅上，鈣鈦礦的材料成本中，碘化鉛和碘甲胺只占到了4%。
鈣鈦礦電池的材料成本主要來自透明電極、電子傳輸層和空穴傳輸層等。
如使用有機的PCBM，相比無機材料成本上升3倍；如為了提高效率把銅電極換金電極，成本也會提升2-4倍。
后續降本方案主要圍繞材料，而設備花費提升對度電成本影響不大。
由于當前鈣鈦礦的穩定性遠未達到商業化需求，將度電成本和生命周期進行曲線歸一化分析可以發現，壽命提升對度電成本下降作用很大。
同樣的，假設效率從19%提高到21%，度電成本也會有20-30%的降低。綜上，提升效率和穩定性，可以大大降低鈣鈦礦的度電成本。
應用方向：
1. 單節電池；
2. 疊層電池；（尚處于實驗室階段）
3. 弱光環境；如BIPV（光伏幕墻等）
4. 柔性；由于含鉛等毒性物質，消費級市場可能有較大的推廣阻力
工藝流程：
提問環節：
消光系數是指溶液或薄膜單位厚度下入射光與透射光的比例。晶硅電池是間接代謝，鈣鈦礦是直接代謝，消光系數高所以可以做到很薄就吸收大量的光。
目前所知的POE封裝方式除借鑒晶硅的層壓外，也有簡單的紫外固化膠。醋酸乙酯（EVA）膠膜會與鈣鈦礦組分反應，不能使用，所以POE使用較為廣泛。同時加工溫度不能太高。
傳統的PVD等鍍膜工藝在面板工業使用廣泛，韓國等國外企業具有一定優勢。
但鈣鈦礦所用鍍膜工藝與傳統有一定區別，如在沉積鍍膜過程中溫度不能太高，靶材等材料的變化等等，所以國內還是有搶占專利與市場的機會。如捷佳緯創有RPD設備交付。
目前無更優工藝。真空蒸鍍有順蒸法和共蒸法，共蒸法在反應速度和殘留等方面有優勢。但二者都有有機鹽在真空下分解，對真空腔體的腐蝕破壞問題。
設備開發方如果能解決這個問題會有競爭力。
電子傳輸層蒸鍍除PVD外還有原子層沉積（ALD）工藝，使用的前驅體會有差異，四甲基胺基錫？PVD的話就是用靶材，加入一些摻雜（鎂、鋁、銅）提升穩定性，摻雜比例尚待研究。
在電子傳輸層使用溶液法的話需要較貴的有機材料，效率高但穩定性不好，存在開發既穩定有便宜材料的空間。
不同于晶硅電池，鈣鈦礦對缺陷的容忍度較高，比如10的15次方到17次方每立方厘米的缺陷都能實現較高的光電轉化效率。
這些缺陷會導致離子在運營過程中運動，使得整體產生破壞或崩解，或是遷移到其他層。
解決方法有：
1）在鈣鈦礦材料中加入一些促進結晶、減少缺陷的鈍化材料；以及進行界面層的開發，也叫類封裝，類似于HJT的鈍化；
2）電極也會在工作時產生擴散，如碘和銀很容易反應，需要在銀電極和載流層間加一層阻隔層，也叫內封裝層。
3）鈣鈦礦怕水怕氧，需要外封裝。學術界提出封裝材料的透過率指標如使用晶硅電池的，是否適用，鈣鈦礦可能需要更嚴格。
可能需要開發透過率更低的封裝材料。萬度光源的介孔結構電池特殊，可以通過IEC61215的測試；纖納光電最近宣布一款電池通過了雙85試驗，但該試驗只是1000小時，基于此能否推出20-25年的使用壽命，學術界是有爭議的。
因為晶硅十分穩定，但鈣鈦礦是離子型的，在光照和暗光環境的內建電場不同，IEC標準是沒有光-暗設計的，而實際環境下光暗往復的應力對壽命影響是非常大的。
研究成果表明，相比穩定光照條件，鈣鈦礦在光暗變化狀態會很快衰減。
另外不確定穩定性評價標準是否關注了效率之外的遲滯效應，比如開始正反掃效率都是20%，過了1000小時候，正掃是20.1變化不大，但反掃只有18了，這就表明器件已經在衰減了，只是效率顯示不出來。所以產業界需要一個鈣鈦礦專用的類似IEC的標準。
鈣鈦礦鈍化是通過化學上的退位實現的，比如某個鉛沒有碘了，補充一個跟鉛 退位的氧元素，維持本身的結構。
萬度光源的結構過了10000小時，纖納光電過了雙85測試1000小時，但具體能用多久沒有更多數據。如果不考慮遲滯效應，大概就是10000小時，還是需要一個適用于鈣鈦礦的類似IEC的標準。標準的制定各家都在參與。
高透明性不會影響效率，半透明器件兩面透光反而會提高很高效率，比如透過幕墻后，分母（光照強度）變小了，得益于弱光性能強，就會得到40%以上的轉化效率。（計算標準不同）
最大的優勢就是高穩定性。
劣勢：
③介孔結構沒有空穴傳輸層，效率上限較低，實驗室17%，萬度產品14-15%。
疊層的關鍵在中間層，厚度不能太厚，怎么在起伏的底面上做300納米左右的成膜是工藝難點。
同時，穩定性是鈣鈦礦單節和疊層的共性問題。
如果能解決穩定性問題，傳統晶硅龍頭企業在晶硅已經很接近理論效率極限的情況下，可能會發力占據鈣鈦礦/晶硅疊層的先機。
1.48eV的帶隙寬度計算下是31%，但最好的寬度1.35eV，理論效率能達到33.4%左右，但需要摻入錫替換鉛，很容易被氧化，產業應用落后于鉛。
專家個人意見鈣鈦礦/硅疊層率先產業化，然后是單節（包括組件，BIPV等），隨后才是鈣/鈣疊層，因為技術難點更多，并不是解決單節的穩定性，就能解決疊層的穩定性問題的（含有易氧化的Sn），推測落后3-5年左右。
來源：網絡
原文始發于微信公眾號（光伏產業通）：為什么關注鈣鈦礦？