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来源：观研天下
时间：2022-04-29钙钛矿是一种具有与矿物钙钛氧化物(最早发现的钙钛矿晶体)相同的晶体结构的材料。钙钛矿晶体如今在超声波机器，存储芯片以及现在的太阳能电池中都可以找到。而钙钛矿电池则是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的电池，多用作太阳能电池，即钙钛矿太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。
1、钙钛矿电池技术得到较快发展
随着科学技术的飞速前进，钙钛矿电池技术也得到了较快发展，电池器件的能量转换效率一次次地刷新着最高纪录。2009年，日本科学家Tsutomu Miyasaka首次用钙钛矿光伏电池发电，当时的电能转换效率仅有3.8%；十年之后，2019年，钙钛矿电池电能转换效率便飙升至25%；去年11月，柏林亥姆霍兹中心(HZB)研发的钙钛矿串联电池转换效率高达29.8%，创造了至今为止钙钛矿电池最高纪录，而且这一记录已经超过目前效率最高的异质结、TOPCon等晶硅技术的效率极限。
资料来源：观研天下整理
国内方面，我国钙钛矿电池技术与国际先进水平基本持平，且多项技术保持世界前列。
我国钙钛矿太阳能电池技术发展情况
团队/商业公司 | 成就 |
华中科技大学武汉光电国家实验室韩宏伟教授团队 | 2014年在美国《科学》杂志发表基于全印刷技术的介观钙钛矿太阳能光伏技术，实现了印刷介观太阳能电池及光电器件关键技术的突破；2015年研制出6平米全印刷介观钙钛矿太阳能光伏模组，应用前景良好；同时，依托鄂州万度光能有限责任公司进行全产业链布局一体化推进，旨在实现廉价光伏发电产业化。 |
武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室印刷光电子实验室程一兵教授团队 | 实现了10厘米*10厘米钙钛矿光伏认证效率16.5%、7厘米*7厘米转换效率达17.9%的钙钛矿光伏组件等杰出成果。 |
上海交通大学材料科学与工程学院韩礼元教授团队 | 2017年实现了有效面积36.1平方厘米、认证效率12.1%的大面积钙钛矿模块的效率世界纪录；团队依托上海黎元新能源科技有限公司开展技术转化以及光伏组件的产业化研发。 |
中科院半导体所游经碧研究员团队 | 2018年末刷新了钙钛矿光伏电池的转换效率纪录，经美国可再生能源实验室权威认证，转换效率突破23.7%。 |
中科院化学研究所绿色印刷实验室宋延林教授团队 | 开展了柔性钙钛矿太阳能光伏研究，通过纳米组装-印刷方式制备出“蜂巢状纳米支架”，实现了柔性钙钛矿太阳能光伏更高的力学稳定，有望为柔性可穿戴电子设备提供可靠电源，当前1平方厘米的柔性钙钛矿太阳能光伏的光电转换效率达到12.32% |
苏州协鑫纳米公司 | 生产的面积1300平方厘米钙钛矿太阳能光伏效率达13.48%，创造截至2019年9月世界最大面积钙钛矿光伏组件之最、大面积钙钛矿组件效率之最，目前正在建设100MW级钙钛矿电池生产线。 |
杭州纤纳光电科技有限公司 | 2017年2月，纤纳光电以15.2%的转换效率，首次打破此前长期由日本保持的钙钛矿小组件的世界效率纪录。此后，分别在同年5月和12月，以16%和17.4%的转换效率实现了一年三破世界纪录的佳绩。2018年7月，其钙钛矿小组件效率再创新高，在19．277cm2的组件上将光电转换效率提升至17．9％，稳态功率输出效率达到17．3％，又一次刷新了此前由该公司自己保持的世界纪录。 |
2019年8月，量产钙钛矿薄膜光伏模组（200-800平方厘米）认证效率超过11.98%，标志着商业化大组件的成功下线，目前正在建设20MW钙钛矿太阳能光伏生产线。万度光能依托华中科技大学韩宏伟团队技术研发基础，已建立110平方米可印刷钙钛矿太阳能光伏示范系统。 | |
无锡极电光能科技有限公司 | 2021年4月2日，公司对外宣布在大面积钙钛矿组件效率上取得了突破性进展，经全球权威测试机构JET(日本电气安全环境研究所)严格检测，在63.98cm²的钙钛矿光伏组件上实现20.5%的光电转换效率。该效率是目前全球范围内大面积钙钛矿组件效率的最高纪录，已经与当前主流晶硅产品效率相当。 |
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2、钙钛矿电池在光伏产业“效率和成本”上均占优势
钙钛矿作为一种人工合成材料，自2009年首次被尝试应用于光伏发电领域后，便凭借着其性能优异、成本低廉、商业价值巨大，从此大放异彩。
如今我国光伏产业前景光明，对应的太阳能光伏电池发展也是一片向好。然而，进入2022年，国内多晶硅扩产产能释放进度不及预期，加之海外硅料因运输不畅进口受阻，国内多晶硅供应几无增量，硅料、硅片的产品价格持续上涨，隆基、中环均已多轮上调报价，光伏企业的生产成本持续承压。2022年1月以来，隆基3个月来已经多次上调的硅片的售价。此外，硅业分会公布的硅料价格也已经连续13周持续上涨。
2022年1-4月隆基单晶硅片P型M10 165μm厚度(182/247mm)价格变化情况
时间 | 人民币价格（CNY）（元/片） | 美元价格（USD）（美元/片） |
1月16日 | ￥6.15 | $0.717 |
1月27日 | ￥6.38 | $0.888 |
3月25日 | ￥6.70 | $0.933 |
4月13日 | ￥6.82 | $0.949 |
资料来源：公开资料整理
在硅料、硅片价格持续上涨背景下，钙钛矿太阳能电池的优势也愈发明显。钙钛矿太阳能电池相比传统太阳能电池，不仅具有原料丰富、工艺简单、成本低、能耗低、效率高、载流子寿命长、环保等优势，同时其对杂质不敏感、吸光能力强、不需高温工艺，其理论成本远低于当前主流技术，极具成本优势及商业价值。
电能转换效率方面，钙钛矿电池转换效率总体高于晶硅组件。其中，理论极限上，晶体硅太阳能电池理论极限效率约为29.43%；普通单晶硅电池理论极限效率约为24.5%；HJT电池理论下最高效率约为27.5%；TOPCon电池理论极限效率上限约为28.7%。相比之下，钙钛电池单层电池理论效率极值可达31%；晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率极值可达35%；而三节层电池理论极值可达到45%。而且，如果在钙钛矿电池中掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率甚至可以达到的50%，是目前晶硅电池的2倍左右。可以看出在能量转换效率上，钙钛矿太阳能电池已经将光伏这一新能源拉升至新的高度。
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根据观研报告网发布的《中国钙钛矿电池行业发展现状分析与投资前景研究报告（2022-2029年）》显示，在目前研发的光伏新技术路线中，除了钙钛矿电池之外，GaAs(砷化镓)电池电能焦虑效率也较高。其中，GaAs双结叠层电池在实验室最高记录到达32.8%，与钙钛矿电池不相上下。但是就成本来看，GaAs技术工艺复杂，原材料价格十分昂贵，低成本大规模量产难以满足光伏商业化要求；而钙钛矿电池则具有明显的成本优势。
光伏企业投资1GW产能GaAs（Tum-key线）需要金额约50亿元；投资1GW产能晶硅电池，需要建四个工厂，硅料、硅片、电池和组件，合计投资金额超过9亿元；投资1GW产能钙钛矿电池仅需1个工厂，投资金额仅约5亿元，其投资强度仅为晶硅的一半，GaAs（Tum-key线）的十分之一。可以看出钙钛矿电池产能成本更具优势。
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另外，与晶硅对比来看，钙钛矿对杂质不敏感，通常90%左右的纯度便可制造转换效率超20%的电池；而晶硅纯度必须达到99.9999%以上才能用于制造。而且，钙钛矿电池是一种高柔性的薄膜电池，因此其使用场景也较多，尤其是在当前大力推广的光伏建筑一体化领域。
3、行业环境利好，企业积极布局，钙钛矿商业化量产进程将加快
近年来我国钙钛矿电池行业已经显现出巨大的商业化前景，分析其发展环境来看，我国钙钛矿行环境总体来说均是处于利好局面。
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政策
2022年4月2日，国家能源局、科学技术部发布关于印发《“十四五”能源领域科技创新规划》的通知。从聚焦大规模高比例可再生能源开发利用方面提出了风电太阳能发电技术攻关的具体目标。其中便包括高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术：研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备，开发高可靠性组件级联与封装技术，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。
经济
我国为实现碳达峰、碳中和“30 60”目标需要的投资规模在100万亿元以上，其中光伏产业占比颇高，而更高效率、更低成本的光伏电池——钙钛矿电池，将会是光伏发电大规模商业化应用的重要支撑。
社会
当前我国材料的跃迁很大程度上是受到新能源的影响，而钙钛矿电池的发展主要是受到光伏发电的产业发展的影响。我国社会正处在能源结构转型加速进程中，光伏发光伏电产业也发展的如火如荼，因此可以作为太阳能电池的钙钛矿电池行业发展的社会环境也是处在利好局面。
技术
当前我国多家实验室及商业公司在钙钛矿太阳能电池技术上刷新着世界纪录，总体上，我国钙钛矿太阳能光伏电池技术与国外先进水平基本持平。今年2月份，华东师范大学教授方俊锋团队与中科院宁波材料技术与工程研究所副研究员李晓冬合作，创造了新的反型钙钛矿电池效率世界纪录，转化效率首次实现大于24%；4月份，经中国计量科学研究院检测认证，极电光能研发团队在300cm2的大尺寸钙钛矿光伏组件上，创造了18.2%转换效率新的世界纪录。
在我国钙钛矿电池行业发展环境利好，商业化前景广阔的背景下，国内企业纷纷入局市场。
我国钙钛矿电池行业产能量化进程情况
企业名称 | 产能计划 |
杭州众能光电科技公司 | 计划钙钛矿电池百兆瓦级生产线2020年实现量产，2021年推出GW级生产线。 |
昆山协鑫光电材料有限公司 | 2021年，昆山协鑫100MW钙钛矿生产线开始试生产，并且将组件面积扩大至1m×2m，光电转化效率提高至18%以上。协鑫光电目前可大规模量产的是45cm×65cm的产品，转换效率为15%。 |
杭州纤纳光电科技有限公司 | 其位于衢州的100MW量产线也已经破土动工，并且于今年2月，开建全球首个钙钛矿地面光伏电站。 |
无锡极电光能科技有限公司 | 极电光能正在建设150MV钙钛矿试制线，预计在今年可进行投产，效率将不低于18%，且该项目产品尺寸达到了1.2×0.6平方米。该公司更看重钙钛矿在光伏建筑一体化(BIPV)上的应用，其表示会首先切入BIPV领域，开发钙钛矿幕墙产品。 |
湖北万度光能有限责任公司 | 2021年6月，其总投资高达60亿元的钙钛矿太阳能电池项目正式落地，这是迄今为止，最大的钙钛矿电池投资项目。该项目共分为两期，一期产能为200MW，顺利量产后，万度光能计划扩充至10GW。 |
无锡极电光能科技有限公司 | 该公司已有150MW试制线，预计今年预计三季度设备可完成调试，开始试生产。该线是目前我国钙钛矿电池行业产能最大的生产线。另外，该公司的量产线项目也在全力推进中，预计将在2023年一季度启动建设。 |
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另外，当前国内一些传统晶硅电池企业，如隆基股份、通威股份、东方日升等企业也开始在钙钛矿太阳能电池或相关领域有所布局。可以看出，我国钙钛矿电池行业仍处在商业化起步阶段，根据相关数据统计，预计今年将有约2GW的钙钛矿电池产能实现量产，可以预见我国钙钛矿商业化量产步伐将加快。（LQM）
