太阳能光伏电池大体上可分为晶硅电池（多晶硅、单晶硅）与薄膜电池（非晶硅与化合物）。目前太阳能电池的技术革新路线围绕着降本增效，提高光电转换效率，因此也出现了两种电池的结合产品——异质结电池（晶体硅异质结太阳电池，简称HJT），该技术是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜，综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势，被认为是高转换效率硅基太阳能电池的重要发展方向之一。

根据CPIA数据，电池转换效率每提升1%，成本可下降7%，转化率提升发电成本下降。在大厂纷纷布局异质结电池的同时，钙钛矿电池（属于薄膜化合物电池）因为超高的转换效率近来也成为资本追逐的热点，尤其是钙钛矿与异质结电池的叠加，将成为最有想象力的光伏电池产品。

随着TOPCon、HJT、IBC等技术逐步成熟，逼近其光电转换效率理论极限，业界开始寻找新一代太阳能技术。

钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells）实验室光电转换效率迅猛增长，叠层电池的实验转换效率已经超越硅基太阳能技术。

钙钛矿带隙宽度可调，可制备高效叠层电池。钙钛矿可制备2结、3结及以上的叠层电池，其中2结叠层电池有钙钛矿-钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层电池两种，转换效率可提高到40%左右，3结及以上钙钛矿叠层电池的理论转换效率更是能达到50%左右。

通过与HJT叠层进一步提升光电转换效率，有望成为未来产业化的重点发展方向。

太阳能电池技术路线图：

图片资料来源：NREL

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什么是钙钛矿

钙钛矿电池命名取自矿物学家Perovski的名字，结构可以用ABX3表示，在钙钛矿光伏中，A位通常为有机阳离子所占据（近年全无机也成为了研究热点），B位为铅离子Pb2+或亚锡离子Sn2+，而X位为卤素阴离子。若A位由两种阳离子混合，或X位由两种卤素阴离子占据时，则特称为混合型钙钛矿。

简而言之，钙钛矿材料不是指用狭义的“钙钛矿”做的材料，而是具有某种特定结构的材料之总称。

钙钛矿太阳能电池（PSCs）是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代高效薄膜电池的代表。

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钙钛矿电池优势

钙钛矿电池具有高效率、低成本、高柔性等优势；电池材料成本低，结构简单，制造工艺流程短，生产能耗低，是未来光伏BIPV、电动汽车移动发电电源领域的明星材料。

性能好

2009年第一个钙钛矿电池被生产出来时，其转换效率仅有3.8%；十年后的2019年，这一数字就已经超过25%，至少在实验室达到了晶硅电池的水平，远胜于如碲化镉或铜铟镓硒等薄膜电池。

这种发展速度的背后，得益于钙钛矿材料远强于晶硅的吸光性能，能量转换过程中的极低能量损失，也与其覆盖光谱范围宽的特征有关。

钙钛矿的优势在于极高的灵活性。其作为一种化合物，配方可调，不但可以将其带隙尽可能地推向理想值，也可针对不同波长入射光设计不同钙钛矿层并彼此、或是与其他光伏材料叠加，从而捕获尽可能多的光子，实现高水平转化率。这也是有望推动钙钛矿电池突破肖克利-奎瑟极限的主要方式之一。而相比较之下，硅晶只能提纯，优化空间与手段均十分有限。

成本低

钙钛矿的低成本主要得益于两个方面，一是其预期的成本比较低，二是整条产业链的投资需求可能不是特别高。

一方面，制作金属卤化物钙钛矿所需原材料储量丰富，价格低廉，且前驱液的配制不涉及任何复杂工艺，对纯度要求不高，后续组件对加工环境要求也不高。与晶硅相比，钙钛矿不需99.9999%（即6N）级别以上的纯度，98%左右就已经可用；组件生产过程不需要晶硅电池的千度左右的加工温度，在生产过程中的能耗比较低，多数环节也不需要真空环境。

另一方面，钙钛矿电池由于光吸收能力强，对材料的用量非常低，对降低发电成本也有着很大优势。一般来说，钙钛矿电池的钙钛矿层只需做到300~500nm厚度，与除玻璃外的其它功能层合计能够实现1μm左右的厚度，而晶硅电池的硅片厚度目前处于前沿的厚度也有120μm。根据Oxford PV的计算，35kg钙钛矿的发电量就可以与7t硅（160μm厚度硅片）相当，降本空间十分可观。

最后的降本空间则来自产业链投资。由于钙钛矿制备简单，工艺流程比较短，有望在一座工厂内就实现从钙钛矿前驱液生产到最终的组件封装，上下游整合比较简单，而相比较之下晶硅电池工艺流程非常复杂，需要针对不同环节分别建厂，前期投资需求更高。

以1GW产能投资来对比，晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来，需要大约9亿、接近10亿元的投资规模，而钙钛矿1GW的产能投资，在达到一定成熟度后，约为5亿元左右，是晶硅的1/2。

钙钛矿电池材料：

资料来源：索比光伏网

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产业链分析

钙钛矿电池产业链明显短于晶硅电池产业链。

据协鑫纳米的披露，100兆瓦的单一工厂，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，倘若所有环节无缝对接，一片组件完工大概也要三天左右时间，用时差异很大。

资料来源：能镜

钙钛矿太阳能电池的组件生产流程：沉积透明导电层（TCO）、沉积电子传输层（ETL）、沉积钙钛矿层、沉积空穴传输层（HTL）、背电池制备、组件封装，较晶硅类太阳能电池制备大幅简化。

钙钛矿太阳能电池由多个功能薄膜叠加而成，所以制备钙钛矿太阳能电池的基本方法是在基底上一层层累置薄膜。

工艺包括薄膜制备、激光刻蚀、封装三大步，关键在实现大面积高质量薄膜制备。

图片资料来源：SOLOR MAGAZINE，浙商证券

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市场格局

国际上著名的钙钛矿电池研发企业有牛津光伏（OxfordPV）和松下公司（Panasonic）等。

国内本土钙钛矿设备厂商订单部分已成功交付，生产厂商效率不断突破，融资进展顺利，已陆续布局中试线。

据PV-Tech不完全统计，2021年共有17家企业参与钙钛矿产业的投资/融资，共计6项投资项目，总投资/融资金额超85亿元。

国内PSCs生产主要厂商协鑫光电、纤纳光电、极电光能均已完成超亿元融资。

协鑫光电已投建全球首条100MW大面积组件中试线，作为目前最大尺寸钙钛矿电池记录的保持者，正致力于开发1m×2m大尺寸钙钛矿组件，在度电成本比晶硅更低的情况下，开启钙钛矿电池的商业化量产。

极电光能已开始建设150MW试验线，64cm钙钛矿光伏组件转换效率高达20.5%，稳态达20.1%。

纤纳光电七次刷新小组件世界纪录。

无限光能获数千万元天使轮融资，融资资金将用于大尺寸钙钛矿太阳能电池模组试验线的建设、扩充研发及量产技术团队，预计将在三季度完成试验线建设，年内实现大尺寸电池模组批量下线。

2020年上海光伏展上，协鑫、爱旭和赛维展出了钙钛矿叠层电池相关产品。

2021年安徽华晟完成了异质结/钙钛矿叠层电池中试开发；隆基绿能公布异质结-钙钛矿叠层电池专利，该叠层电池包括底电池、空穴传输层、钙钛矿吸收层以及透明导电层。泰州锦能新能源在湖南常德规划钙钛矿铜铟镓硒叠层电池项目，南京大学在全钙钛矿叠层电池效率高达26.4%，创造世界纪录。

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电池设备

钙钛矿电池设备研发，助力钙钛矿电池成熟商用钙钛矿电池原料用量少，不稀缺，其关键技术壁垒将建立在设备端。

从设备端来看，钙钛矿太阳能电池的制备主要工艺为涂布及PVD，生产流程比晶硅类大幅简化，目前处于设备工艺验证阶段。

国产设备厂商德沪涂膜、众能光电、捷佳伟创、晟成光电（京山轻机子公司）、迈为股份、帝尔激光等积极布局钙钛矿电池设备研发。

德沪涂膜深耕狭缝涂布设备，供应协鑫100MW量产线；众能光电已对外销售刮涂/涂布一体机、磁控溅射、热蒸发镀、ALD和激光刻蚀机等工艺单机以及光伏组件整线近100台套；2022年6月，晟成光伏钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备量产，成功应用多个客户端；2022年7月，捷佳伟创钙钛矿电池RPD设备出厂发货；迈为股份、帝尔激光积极推进钙钛矿激光设备。

产业链主要企业还包括亚玛顿、金辰股份、罗博特科、隆基绿能、宁德时代、东方日升、通威股份、晶科能源、中来股份、聆达股份、金风科技、杰普特、拓日新能、无限光能、杭萧钢构等。

随着学术界不断刷新钙钛矿电池光电转换效率，初创企业如雨后春笋，传统巨头也准备加深护城河，钙钛矿电池已经来到商业化的前夜。各家企业着力解决大尺寸面积，高性能高稳定性钙钛矿电池组件制造问题。

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钙钛矿电池缺陷

现阶段的钙钛矿电池寿命短，稳定性差，效率衰减过快，无法满足工业化生产的需要，一直是制约推广的最大障碍。

作为一种离子晶体材料，钙钛矿材料可谓是非常脆弱，不同材料与结构可能存在不耐高温、不耐光照、易水解、易氧化、易发生二次反应等缺陷。尽管近两年伴随着钙钛矿材料相关研究的长足进步，这种情况有所缓解，但电池整体衰减率相较于成熟的晶硅组件仍然太高，而且额外的保护措施，如保护涂层或掺杂等，还存在牺牲效率的可能。

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最终答案：钙钛矿+异质结？

这种路线的基本原理非常简单，就是在HJT电池表面涂覆一层钙钛矿电池。而之所以选择异质结电池，则是由于基本的发电原理决定了钙钛矿只能与N型（掺磷）硅片，也就是HJT电池所用的硅片叠加，无法与P型（掺硼）硅片兼容。

这种结构可以最大限度的利用射入光：由于钙钛矿的可调节性，通过调整配方，使其吸收光谱中不能被硅晶电池利用的部分，而未被吸收的光则穿过钙钛矿层被硅吸收，最大限度吸收能量，将电池效率提高到极高水平——钙钛矿-HJT叠加电池的理论效率可达45%。

更妙的是，这种设计的钙钛矿电池只是整体效率的一部分，不必追求与晶硅电池旗鼓相当的转换效率，可将更多精力用于解决其它缺陷，无疑对产品研发更为友好。以及考虑到钙钛矿潜在的低成本生产的可能性，叠层电池和普通的HJT电池相比不会高出太多。