钙钛矿电池-零帕网

钙钛矿是第三代太阳能电池，发展前景广阔。钙钛矿电池因其光电转换层使用钙钛矿结构的材料而得名，指通用化学式为 ABX3 的一类材料，具有轻质、柔性、弱光性高等特点。钙钛矿电池应用场景较晶硅更为广阔，可应用于光伏建筑一体化、车顶光伏、移动设备、联网传感器、光发电站等众多领域。转换效率方面，单结钙钛矿电池最大理论转换效率为 33%，接近单结电池理论转换效率极限 33.7%，多结电池组成的叠层电池转换效率将进一步提升。近年来钙钛矿发展迅猛，转换效率快速跃升，据 NREL，单结钙钛矿电池效率纪录达 26.

1、钙钛矿电池是发展迅速的第三代太阳能电池，革新材料体系带来优异性能特点。钙钛矿是一类离子化合物晶体，作为太能电池的半导体吸光材料具有带隙范围宽且连续可调、吸光能力强等优异特性，因此在电池理论转换效率和发电能力方面皆高于主流晶硅材料电池，钙钛矿电池的材料体系十分丰富，也可以用作叠层电池以更大程度的利用太阳光谱能量，达到40%以上的转换效率。2、钙钛矿电池在效率、材料、制造端的先天优势带来很高的产业化潜力， 但稳定性和大面积制作方面的核心挑战待解决。钙钛矿电池具有很高的产业化潜力，一方面高电池转换

1）钙钛矿叠层电池：效率突破单结极限，多种技术路径持续探索。叠层电池的原理是宽带隙顶部电池吸收高能量光子，窄带隙底部电池提高光子利用率 ，二者合作能突破单结电池的理论效率极限，打开转化效率天花板。• 从材料分类：可分为钙钛矿/PERC、钙钛矿/TOPCon、钙钛矿/HJT、钙钛矿/CIGS与全钙钛矿电池等。钙钛矿晶硅叠层电池是现阶段晶硅电池的升级之选，其中钙钛矿/HJT电池或为更优解；而全钙钛矿电池无需晶硅材料，能实现有效降本，未来随着量产技术逐渐成熟，全钙钛矿叠层有望成为更优选择。• 从结构分

就单结钙钛矿电池而言，主要为多层薄膜结构（电子传输层（ETL）、钙钛矿吸光层、空穴传输层（HTL）以及电极层等）,分为正式结构和反式结构。钙钛矿层是光吸收层，吸收光并产生电子空穴对，结构一般为有机/无机金属卤化物ABX3，配方多样化。其中A代表甲胺离子CH3NH3+、铯离子Cs+、铷离子Rb+等一价阳离子；B代表铅离子Pb2+、锡离子Sn2+、锗离子Ge2+等二价金属阳离子；X代表一价卤素阴离子（如溴离子Br-、碘离子I-、氯离子Cl-）。ETL：电子传输层，必须满足与钙钛矿层良好接触，使得电子

钙钛矿光伏横空出世，效率屡创新高。钙钛矿是以俄罗斯矿物学家 Perovski 的名字命名的，最初单指钛酸钙（CaTiO3）这种矿物，后来把结构为 ABX3 以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。随后钙钛矿材料优异的性质被充分研究挖掘，电池效率也快速攀升至 25.7%，在短短十余年内几乎追赶上晶硅光伏电池过去四十余年的的最佳效率 26.7%，使其具备了未来挑战晶硅光伏电池主导地位的实力。多种技术路线涌现，对硅基光伏是机遇也是挑战。由于晶硅具有窄带隙的特点，限制了其最高转换效率，通过将其与对应的宽带隙

⚫ 钙钛矿电池效率更高成本更低，商业化趋势初见端倪“钙钛矿”是指与 CaTiO3 结构类似的 ABX3 型化合物，钙钛矿材料相比晶硅具有更高的理论转换效率和更低的生产成本，但材料本身也存在不稳定性。钙钛矿电池属于第三代太阳能电池，包括纯钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池两种类型，单节纯钙钛矿电池结构包含玻璃基板、TCO 层、HTL 层、钙钛矿层、ETL 层、封装胶膜等，TCO、ETL、HTL 可选材料相对较多，其中胶膜封装一般选用 POE 胶膜而不能用 EVA 胶膜。2022 年以来，钙钛矿电池在产品端

太阳能电池发展到现在大致分为以下三代：1）第一代是发展最久的硅基太阳能电池，制备成本较高，光电转换效率一般，电池器件稳定很好，使用寿命一般在20年左右。2）第二代多元化合物薄膜太阳能电池，主要包括砷化镓（GaAs）、碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池等，PCE较高，器件稳定性较好，电池器件制备工艺简单，但这类电池使用的材料部分元素严重污染环境且地球储备量很少，阻碍商业化和工业量产。3）第三代新型太阳能电池，主要包括钙钛矿太阳能电池、染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能

 钙钛矿电池发展迅猛，产业化潜力巨大①钙钛矿电池是效率提升最快的光伏电池。自2009年钙钛矿电池面世以来，仅经过13年发展，其效率就从3.8%提升至25.7%，且理论极限效率（ 31% ）高于晶硅电池（29.4%）。钙钛矿电池相对晶硅电池具有耗材少、成本低、产业链紧凑、总投资少的优点；钙钛矿电池相对于其他化合物薄膜电池具有原料易获取、可迭代、成本低的优点。②钙钛矿电池可与多种类型电池叠层以进一步提升转换效率，双结叠层电池的理论极限效率为46%。钙钛矿电池亮点突出，投产后可与晶硅差异化竞

降本增效主逻辑下钙钛矿电池潜力大，叠层模式下电池效率可达40%以上，GW 级产能下钙钛矿电池组件成本可降至 0.6 元/W。钙钛矿电池（PSCs）是第三代太阳能电池的代表，光电特性优势明显，单结理论最大效率超 30%。由于钙钛矿材料可设计性的特点，电池效率提升速度较快，在 13 年的时间实验室效率从 3.8%达到 25.7%，速度快于晶硅。目前产业化效率在 16-18%，2023年中试组件效率预计达 19.3%。工艺流程短、低原料成本、低能耗、放大优势等因素铸就钙钛矿电池低成本基因，随着电池效率

钙钛矿电池具有效率和成本两大优势，产业端、资本端热度提升①钙钛矿电池理论值与实验室效率均已超过晶硅表现。理论上，单结钙钛矿效率可达 33%，叠层可达 44%以上；实验室来看，2022年，8 月单结钙钛矿电池的转化效率已达 25.6%，7 月钙钛矿-硅叠层电池已达 31.3%，6 月全钙钛矿叠层电池效率已达 28%。②钙钛矿电池/组件生产过程与晶硅大不同，更具经济性。不同于晶硅路线要经历硅料、硅片、电池片、组件四个环节方可制备晶硅组件，钙钛矿组件制备仅需单一工厂，且生产过程耗时较晶硅大幅缩短，能耗