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日前中国科学技术大学徐集贤教授团队创造性提出钙钛矿太阳电池新结构，该成果有效解决了电池“钝化-传输”矛盾问题，直接将单结钙钛矿电池光电转换效率提升到25.8%！

作为光伏行业极具潜力的新技术，钙钛矿已经逐渐引来产业资本高度关注。随着技术越来越成熟，钙钛矿有望引来光伏行业新一轮潮流。

今天，我们就来详细介绍钙钛矿技术，寻找光伏行业新机遇。

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1、钙钛矿：极具潜力的新一代光伏技术

钙钛矿材料指具备化学通式ABX3的物质，其具备连续可调的带隙范围，并覆盖最佳带隙；钙钛矿光伏电池（PSCs）则是利用钙钛矿材料作为吸光材料的光伏电池，主要结构包含透明导电基底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和顶电极5部分。

钙钛矿电池将光能转化为电能的原理可简化为“光子进，电子出”。当光子能量高于半导体的能带间隙时，半导体材料吸收光子并产生电子-空穴对，电子-空穴对被P-I-N结的内建电场分离成自由移动的载流子（电子和空穴）。电子和空穴在电场的作用下分别被电子传输层和空穴传输层抽取并定向传输，电子向阴极移动，空穴向阳极移动，最终被两端的电极收集并输送到外部电路。

技术路线方面，钙钛矿单结电池进展较快，已有多家企业进入中试阶段。根据钙钛矿光伏电池的结构，可分为三条主流技术路线：钙钛矿单结电池、四端和两端钙钛矿/晶硅叠层电池。

目前，钙钛矿电池产业化发展也面临着一些难点。主要分三方面：大面积制备、稳定性、环保。

2、钙钛矿光电转换效率天花板高，规模化降本优势明显

钙钛矿光伏是第三代光伏技术的代表之一。光伏产业发展至今，其技术路线可分为三代。第一代是以单晶硅、多晶硅为代表的晶硅光伏。第二代是以非晶硅、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）和砷化镓（GaAs）为代表的薄膜光伏。而第三代则是以染料敏化太阳能电池（DSSCs）、有机光伏（OPV）、量子点太阳能电池（QDSCs）和钙钛矿太阳能电池（PSCs）等为代表的新兴光伏技术。这些新兴技术尚未大批量进入市场，但因低成本、低能耗、质轻和制造灵活等优点广受关注。

钙钛矿电池的理论转换效率天花板相对晶硅电池较高，未来提升潜力大。目前，主流光伏晶硅电池的光电转换效率已接近天花板，晶硅组件的实验室最高转换效率为26.7%，量产转换效率约为23-25%，理论转换效率上限为29.3%；而钙钛矿单结电池的实验室光电转化效率为25.7%，理论转换效率可以达到33%，钙钛矿叠层电池的理论转换效率更达到45%，具有较高的天花板。预计未来伴随钙钛矿技术的逐步成熟光伏材料加工与应用技术，钙钛矿电池的光电转换效率具备较高的提升空间。

钙钛矿光伏产业链较晶硅光伏显著缩短，原材料到组件仅需45分钟。据协鑫纳米，100兆瓦的钙钛矿单一工厂，从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入，到组件成型，总共只需45分钟。而对于晶硅来说，硅料、硅片、电池、组件需要四个以上不同工厂生产加工，一片组件完工大概需要三天以上的时间，用时差异大。

钙钛矿电池产线建设具备规模化降本优势。钙钛矿不同规模产能的成本差异较大，随着产线产能的提高，平均建设成本将显著降低。以纤纳光电为例，其目前运行的20MW产线投资额为5050万元，新建的100MW产线投资额为1.21亿元，产能提升至原先5倍，投资额仅提升至原投资额的2.4倍，产线建设总成本具备显著的规模化降本效应。

3、政策推动产业化，多家公司陆续布局钙钛矿产能

国家出台多项政策推动钙钛矿光伏的研发及产业化进程。2021年11月，《“十四五”能源领域科技创新规划》将“研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池，开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究”列入重点任务之一。

2022年6月，《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》提出坚持研发高效稳定钙钛矿电池等技术。2023年1月，《关于推动能源电子产业发展的指导意见》提出推动钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用，提升规模化量产能力。

多家企业发力布局钙钛矿产能建设。目前，钙钛矿产能规划活跃，参与者多为未上市公司。上市公司中，也有协鑫科技、杭萧钢构等旗下公司（分别为协鑫光电、奥联光能、合特光电）进行积极布局。

目前，协鑫光电已建成全球首条100MW量产线，组件尺寸1m×2m。当前产线处于工艺开发和设备改造阶段，下线组件效率已实现稳步提升，预计2023年底实现18%以上的转化效率，有望成为全球首条跑通量产的100MW产线；纤纳光电多次蝉联钙钛矿小组件世界效率纪录榜首；极电光能150MW试验线已开始投产，是目前全球已投产且产能最大的钙钛矿光伏生产线。据我们不完全统计，截至2023年2月，现有企业规划的钙钛矿总产能已达28GW光伏材料加工与应用技术，2023年钙钛矿产能有望落地880MW，2024年有望落地超3GW。

钙钛矿电池中靶材成本占比显著提升，隆华科技、阿石创等公司已经布局靶材领域。