新能源一直是我国绿色发展的主旋律，相关产业迭代迅速，继锂电池、钠电池、固态电池等之后，钙钛矿太阳能电池凭借其高转换效率、低成本、应用场景广泛等优势，现已成为A股市场追逐的最炙手可热的黑马概念板块，有望成为未来光伏建筑一体化、电动汽车移动发电电源领域的重要材料。在钙钛矿电池的发展路线中，铯和铷作为钙钛矿关键添加材料，需求量有望持续提升，更由于铯铷稀缺及难开采特性使得整体供给不足，行业有望迎来更广阔的发展空间。
钙钛矿电池的优势
钙钛矿并不是一种由钙元素和钛元素组成的矿物，而是一类结构为ABX3 以及与之类似的晶体化合物的统称，这类物质有一种特殊结构，光电特性优异，其具有光吸收系数高、载流子迁移率大、合成方法简单等优点，被认为是下一代最具前景的光电材料之一。钙钛矿电池属于第三代太阳能技术，且适合与异质结等晶硅电池做叠层，以提高电池效率，较晶硅电池具有跨越式的优势：
一是转换效率更高。在晶硅体系下，光伏电池的理论极限转换效率约为28%，而钙钛矿电池技术有望将光伏电池的量产转换效率提升至 30%以上，多结钙钛矿电池最高光电转换效率更可达50%以上。
二是成本更低。钙钛矿较晶硅成本大幅降低，降本增效空间更大。理论上，在钙钛矿单片组件成本结构中，钙钛矿占比约5%，玻璃、靶材等占2/3，理论总成本约为0.5-0.6元，仅为晶硅极限成本的50%。
三是工艺简单。不同于晶硅等其他光伏技术需要上千度高温来处理原材料，钙钛矿可在室温条件下完成。具有步骤少、能耗低、可液相制备的特点，赋予了其低廉的综合制造成本。
四是产业链显著缩短。晶硅电池在四个不同工厂内分别加工硅料、硅片、电池、组件，此过程需要至少耗时3天。相比之下，钙钛矿电池，通过采购化工原材料，即可在同一间工厂完成最终组件产品的交付，原材料到组件仅需45分钟，大大缩短了产品生产交付周期。
五是应用前景广阔。晶硅太阳能电池中的硅片厚度通常为160-180微米，而钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层的厚度仅为0.3微米。质量轻、厚度低、可弯曲、半透明等特性丰富了钙钛矿电池的应用场景，可与航空、军事、建筑、可穿戴式发电器件集成在一起。
铷和铯——钙钛矿的关键材料
铷和铯是极为重要的稀有贵重金属资源，两者具有相似的物理性质和原子半径和化学特性，易离子化，在许多应用中可以互换使用，具备优异的光电性能、化学活性强，是国家科技、军事、工业等领域不可缺少的重要原材料之一。铷铯作为重要的阳离子，是钙钛矿电池的ABX3结构中A离子的完美添加材料，能够显著提升钙钛矿电池的相关性能。
在当前的应用领域，铷和铯已被添加到钙钛矿层中，从而使钙钛矿电池的功率转换效率最高可达26.4%。此外，多项研究也表明了铷和铯在钙钛矿电池领域的独特价值。研究表明，铯的掺入可以降低钙钛矿层的缺陷密度和电荷复合率；铷的添加导致电荷载流子迁移率增加，使器件效率小幅的提高和电流-电压滞后效应的降低；通过在四阳离子钙钛矿中混合铷和铯，可以实现整合无机阳离子的优势。
铯、铷稀缺性带动行业高速发展
铷铯在钙钛矿中具有关键作用，但铷铯却是全球稀缺及难开发资源。目前没有发现独立矿床, 主要和锂、铍、铌、钽等稀有金属或盐类矿物共伴生。
铯为稀有轻金属，在地壳中的丰度属于中等水平。铯榴石为自然界中铯含量最高的矿石，常与锂云母、锂辉石和钽铌矿物等共生于花岗伟晶岩中，此外盐卤水及热泉中也含有铯，目前伟晶岩型铯矿是唯一经济可采的铯矿资源。 据USGS，根据伟晶岩矿物含量折合，截至2019 年全球可统计的铯储量 21.71 万吨。目前全球可供规模化开采的铯榴石资源主要集中于三大矿区，分别是津巴布韦 Bikita 矿区、加拿大 Tanco 矿区以及澳大利亚 Sinclair 矿区。铷也为稀有轻金属，不存在富铷矿石，铷主要作为铯与锂的加工副产品回收。在地壳中的丰度高于铯与锂，主要赋存于花岗伟晶岩、卤水和钾盐矿床中。据 USGS，根据伟晶岩矿物含量折合，截至 2019 年全球可统计的铷储量 10.2 万吨。
铯矿目前受到世界各国的重视，已被美国列为关键矿种、日本列为战略性矿产、加拿大列为关键矿产。我国铷铯矿品质差，短期内难以利用。但基于铯铷独有的特性，我国中资企业也加强了对铷铯的储备及发展。中矿资源是全球铯铷盐精细化工领域的龙头企业，是世界最大的铯铷产品生产商，海通证券预计，随着雅宝退出铯铷市场，公司铯铷板块预计增速约为50%。此外，亚钾国际作为国内钾盐资源龙头，其伴生资源包括铷、铯，其铷的含量高达81mg/L，具备经济开发价值，有望成为其新的利润增长点。
铷和铯还是光电池、光电发射管、电视摄像管和光电倍增管等光电转换的重要材料，在部分高科技行业具有不可替代性，是原子钟、激光技术、辐射探测设备等红外技术的必需材料。由于其稀缺及难开发的资源属性，随着铷和铯在钙钛矿及其他高新技术领域应用进一步拓宽，铯铷价格有望实现大幅提升，未来行业将处于持续高景气周期。
本文来源：财经报道网
