刷新世界纪录 钙钛矿转换效率再创新高 钙钛矿电池突出优势

• 李波 2023年11月6日 来源：中研普华集团、央视财经、中研网 456 23
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据央视新闻报道，11月3日，2023全球硬科技创新大会在西安开幕，开幕式上，一系列重大科技成果发布。其中一项是由我国光伏企业自主研发的晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池，它以33.9%的光电转换效率刷新该领域世界纪录。

据央视新闻报道，11月3日，2023全球硬科技创新大会在西安开幕，开幕式上，一系列重大科技成果发布。其中一项是由我国光伏企业自主研发的晶硅-钙钛矿叠层太阳能电池，它以33.9%的光电转换效率刷新该领域世界纪录。

根据国际权威机构的最新认证，中国企业自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率达到33.9%，打破了此前由沙特研究团队创造的33.7%的纪录，成为目前全球叠层太阳能电池效率的最高纪录。

西部证券指出，与晶硅电池相比，钙钛矿电池潜力较大。第三代太阳能电池技术钙钛矿电池相对于晶硅类电池具有两个优势，一是转换效率高，且效率提升速度更快，三节钙钛矿叠层电池的理论效率可达到50%，与目前主流的25%左右电池技术相比空间较大，二是钙钛矿原材料易得且制造产业链明显缩短，其产业化潜力较大。

国海证券认为，设备、材料端已有诸多国内企业布局，把握“从0到1”过程中的先发红利。对于镀膜、涂布、激光等核心环节，已有不少国内领先企业能提供性能优良的主要设备，在一些领域打破国外企业垄断，同时在镀膜玻璃、靶材等核心材料也有国内企业实现了良好布局，在钙钛矿技术从实验室走向产业化过程中有望凭借先发优势率先受益。

公司方面，据上市公司互动平台表示，京山轻机：全资子公司晟成光伏是国内钙钛矿设备绝对领导者，钙钛矿团簇型多腔式蒸镀设备实现量产交付，HJT异质结清洗制绒设备成功交付。捷佳伟创：在钙钛矿领域获得了狭缝涂布、PVD/RPD、蒸发镀膜等设备订单。

目前，该技术小面积电池效率世界纪录是由德国HZB创造的32.5%，相比于晶硅纪录的26.81%提高了5.69%的效率绝对值，极有希望在近年内冲击到35%的水平，未来在工业级大面积尺寸电池上有着非常令人期待的应用前景。

近三年来，头部钙钛矿企业如协鑫光电、纤纳光电实现了百兆瓦级钙钛矿电池中试线的落地试产，晶硅行业头部企业及跨界巨头也纷纷布局。

从商业化角度看，多家钙钛矿企业已发布吉瓦级规划，大超预期。据券商统计测算，2022年、2026年钙钛矿组件产能预计分别为0.87GW、24GW，2023年有望形成超过1GW钙钛矿组件产能。

技术迭代带来了设备公司的发展机遇，多家布局钙钛矿较早的主流设备厂商今年以来陆续发运设备，应用于钙钛矿电池产线，产业端布局初现。

相关公司方面：京山轻机：全资子公司晟成光伏是国内钙钛矿设备绝对领导者，钙钛矿团簇型多腔式蒸镀设备实现量产交付，HJT异质结清洗制绒设备成功交付。捷佳伟创：在钙钛矿领域持续深入开发并获得了狭缝涂布、PVD/RPD、蒸发镀膜等设备订单。

什么是钙钛矿电池：

钙钛矿电池是一种新型高效的太阳能电池，它采用钙钛矿晶体作为光电转换材料。相比于传统的硅基太阳能电池，钙钛矿电池具有更高的转换效率、更低的制造成本和更好的适应性。

钙钛矿电池的核心材料是一种具有钙钛矿结构的化合物，通常是氯化物、溴化物或者碘化物。这种化合物具有优异的光吸收特性和良好的电荷传输性能，可以将光能转化为电能。

中研普华产业研究院《2023-2028年中国太阳能电池行业发展前景预测与投资战略分析报告》显示

目前，钙钛矿电池已经成为新型太阳能电池领域的一个热点，其转换效率已经接近传统硅基太阳能电池，同时还具有更强的稳定性和可靠性。未来随着技术的不断推进，钙钛矿电池有望成为主流的太阳能电池之一。

钙钛矿电池有望成为主流光伏电池。虽然钙钛矿电池目前尚不具备商业化条件，但考虑到钙钛矿电池自2009年首次面世以来发展仅13年，技术迭代迅速，在转化效率、制造成本、应用场景等方面都具有巨大的潜力，其极可能成为未来主流光伏电池，产业链机会巨大。

钙钛矿电池行业发展现状与前景分析2024

目前钙钛矿电池相对其它技术路线具有以下几点突出优势：

优势一：应用前景极具想象空间。

2022年6月，洛桑联邦理工学院和瑞士电子与微技术中心成功使钙钛矿-硅叠层电池转换效率首次突破30%，达到31.3%，根据美国可再生能源实验室统计信息，这是自2016年8月以来钙钛矿-硅叠层电池转换效率纪录的第九次提高，技术发展迅速。

尽管钙钛矿电池尚未实现规模化生产，但凭借其颠覆性的转换效率空间与宽广的应用场景，或推动薄膜电池行业整体发展，成为未来主流应用。钙钛矿太阳能电池凭借其具有高效、低成本、环保等优点。

在过去几年中，钙钛矿太阳能电池取得了重大进展，其效率和稳定性均得到了显著提高。这些进展使得量产难度逐步降低，并逐渐走向商业化。

优势二：钙钛矿因其为化合物，可设计性强。

根据行业内专业人士的研究，钙钛矿能够通过调整原料实现带隙的1.5约2.3eV连续可调，光电性能改良优化空间大。钙钛矿材料组成方面，目前主流研究方向包括甲胺铅卤化物(MAPbX3)、甲脒铅卤化物(FAPbX3)、铯铅卤化物(CsPbX3)和铯锡卤化物(CsSnX3)。通过改变钙钛矿材料的组成，钙钛矿电池的颜色也会随之改变，可用于制备彩色电池，以适用于更多应用场景。

优势三：钙钛矿是理想的叠层电池材料，产业化前景可期。

目前叠层电池中应用较多的原料是砷化镓(GaAs)，钙钛矿带隙连续可调，也是实现高效叠层太阳能电池的理想材料，具有重要应用前景。

2022年5月，南京大学谭海仁团队通过运用涂布印刷、真空沉积等大面积制备技术，首次实现全钙钛矿叠层光伏组件的制备，经国际权威第三方测试机构认证，转换效率达21.7%，面积为20.25cm2，展示了良好的产业化前景。此前，谭海仁团队旋涂技术制备的小面积全钙钛矿叠层太阳电池的转换效率达到26.4%。

优势四：钙钛矿光伏电池吸收系数表现优异

钙钛矿光伏电池吸收系数表现优异，使得钙钛矿吸收层只需要亚微米级(100nm约1μm)厚度，即可产生高密度光生载流子，厚度与远薄于晶硅电池片，差异近3个数量级。

根据CPIA数据，2021年P型单晶硅片平均厚度在170μm左右，较2020年下降5μm。超薄的吸收层能够节约材料消耗，降低成本，成品也更轻薄，尤其适用于光伏幕墙等BIPV产品。

优势五：材料来源丰富，制作工艺简单，成本或有显著优势。

相比晶硅电池要求99.9999%的高纯度硅，钙钛矿纯度仅需90%，且材料配方可调，来源丰富。晶硅从硅料至组件需流转多道工艺，往往需要三天起步;

而钙钛矿生产流程制备工艺简单得多，以旋转法为例，只需将化合物溶液滴在制备好的电子传输层，旋转、蒸发结晶便可制备完成，全过程可在一个工厂中完成，时间最快可以控制在一个小时之内。当产线达到GW级规模生产时，钙钛矿电池较目前已经成熟的晶硅电池或有30%以上成本优势。

优势六：钙钛矿生产全过程可在低温环境完成，更节能环保。

钙钛矿生产工艺流程温度不超过150℃，而晶硅在铸锭和拉晶环节都需要超过1500℃，生产能耗差异巨大。我们认为，随着双碳战略的推进，光伏电池生产环节耗能或也列入管控范围，届时钙钛矿电池相较目前主流晶硅电池也将获得一定比较优势。

根据金胜利等人的研究，目前钙钛矿产业化制备技术可分为四类：溶液涂布：由涂布装置带动钙钛矿前驱体溶液在基地上相对运动，形成均匀薄膜;喷涂：在喷头内部施加压力，挤出钙钛矿前驱体溶液;

软膜覆盖：在压力下用聚酰亚胺膜覆盖的方式将络合物前驱体转化成薄膜;气相沉积：在真空环境下蒸镀。目前各种制备方法的技术与设备迭代迅速，前景值得期待。

目前在钙钛矿薄膜光伏电池领域国内众多厂商已在争先布局。协鑫光电于2020年起投建100MW钙钛矿组件量产线，2022年5月宣布完成数亿元B轮融资，用于进一步完善100MW产线。

2022年5月，纤纳光电宣布首发钙钛矿α组件;2022年7月在浙江衢州举行了首批α组件的发货仪式，发货数量为5000片，用于浙江省内工商业分布式钙钛矿电站。极电光能在建行业内产能最大的150MW钙钛矿试制线，预计于2023年开始试生产。

杭萧钢构旗下子公司合特光电在建100MW钙钛矿/晶硅叠层电池智慧中试线，目标在不晚于2023年5月投产，转换效率28%以上。

钙钛矿电池行业研究报告旨在从国家经济和产业发展的战略入手，预测未来业务的市场前景，以帮助客户拨开政策迷雾，寻找行业的投资商机。钙钛矿电池报告在大量的分析、预测的基础上，研究了行业今后的发展与投资策略，为企业在激烈的市场竞争中洞察先机。

更多钙钛矿电池行业研究分析详见中研普华产业研究院《2023-2028年中国太阳能电池行业发展前景预测与投资战略分析报告》。根据市场需求及时调整经营策略，为战略投资者选择恰当的投资时机和公司领导层做战略规划提供了准确的钙钛矿电池市场情报信息及科学的决策依据。

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