金年会在线登录太阳能电池是一种操纵光生伏殊效应使得太阳能转化为电能的半导体器件。在数十年间， 太阳能电池的开展已进入到了第三代，品种也获得了极大的丰硕。此中，第一代电池次要 为晶硅太阳能电池，是今朝手艺最为成熟、贸易化最为胜利的太阳能电池，但仍存在着制 备工艺庞大、对硅料纯度请求较高档成绩；第二代为化学薄膜太阳能电池，次要以 CdTe、 GaAs、CIGS 为代表。与晶硅电池比拟，这类电池所需质料少，本钱低并且转化服从高， 曾经逐渐进入到贸易化的历程中，但其活性层具有部门有数元素与重金属元素，价钱高贵， 难以使用于大范围消费；第三代为新型薄膜太阳能电池，如钙钛矿太阳能电池（PSCs）， 染料敏化太阳能电池（DSSC），有机太阳能电池（OSC）等。它们具有消费工艺简朴、原 料储量丰硕、消费本钱低等劣势，在服从提拔和降本等方面均具有较大潜力，遭到环球学 术界和财产界的普遍存眷。

　　晶硅尝试室服从堕入瓶颈，钙钛矿尝试室服从十余年间逾越晶硅。晶硅电池服从在 1970 年月到达了 13%、14%，2017 年后停止在 26.7%。而钙钛矿最早在 2009 年由日本科学家 初次用于发电，转换服从仅 3.8%。2012 年，牛津大学的 Henry Snaith 发明钙钛矿能够用 作太阳能电池的次要身分，而不单单是用作敏化剂，由此太阳能光伏研讨范畴正式开端使 用分解钙钛矿。颠末 10 余年开展，单结钙钛矿电池的尝试室服从已达 25.6%，靠近由隆基 22 年 11 月缔造的 HJT 晶硅电池 26.8%的尝试室服从记载。单结钙钛矿电池实际转化服从 可达 33%，高于晶硅电池极限服从 29.4%。

　　钙钛矿电池由多个功用层堆叠构成，其构造大抵可分为三类：介孔构造、正式平面构造和 反式平面构造，此中： 1）介孔构造是最早降生的钙钛矿电池构造，其次要特性在于接纳二氧化钛作为介孔骨架， 完成电子的转移运输，具有成膜平均滑腻、光电转换结果好等长处。但是，介孔构造常常 需求停止高温烧结，倒霉于大范围量产和柔性器件的制备； 2）正式平面构造与介孔构造较为相似，但不存在介孔电子传输层，削减了高温烧结二氧化 钛的历程，制备工艺更加简朴，且相较介孔构造能得到更高的开路电压。但因为缺失介孔 层，正式平面构造的电池对空间电场的分离才能更弱，因而转化服从略减色于介孔构造。 别的，正式平面构造常常利用湿度、热不变性较差的有机空穴传输层，影响了电池的不变 性。 3）反式平面构造的根本构成顺次为 TCO 玻璃、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和金 属电极，其电荷的流向与正式构造差别，空穴流导游电玻璃、电子则流向金属对电极。反 式构造还具有制备工艺简朴、成膜温度更低、与叠层电池器件构造的兼容性好等长处，是 钙钛矿电池厂商财产化过程当中接纳的支流构造，但光电转换服从相较正式构造仍具有与一 定差异。

　　TCO 导电玻璃：财产上经常使用的 TCO 导电玻璃分为 ITO、FTO 和 AZO 玻璃三类，别离接纳 In2O3、SnO2 和 ZnO 作为靶材。ITO 具有电导率高、透过率高档长处，曾普遍使用于光伏 范畴，但财产对光吸取机能请求趋严，使得 TCO 玻璃必需具有加强光散射的才能，而 ITO 很难完成这一请求，因而逐步被 FTO 所代替。FTO 的导机电能与 ITO 比拟稍显减色，但具 有本钱低、膜层硬、光学机能相宜等长处，今朝是使用于光伏玻璃范畴的支流产物。AZO 的光机电能与 ITO 附近，且 AZO 原质料简朴易得，消费本钱低，在将来财产化的历程中具 备严重潜力。 电子传输层（ETL）：财产端经常使用的电子传输层质料包罗金属氧化物、有机小份子和复合材 料，此中金属氧化物有二氧化钛(TiO2)和二氧化锡(SnO2)，有机小份子次要为富勒烯及其衍 生物，复合质料包罗经由过程绝缘质料框架与 TiO2 组成复合质料如 TiO2/Al2O3、搀杂其他元素 如钇的石墨烯/TiO2纳米颗粒复合质料。二氧化钛是最早且使用最为普遍的电子传输层质料， 次要得益于二氧化钛与钙钛矿的能级较为婚配，可以有用完成电子传输并阻挠空穴，并且 价钱较为自制，但 TiO2 制备过程当中常常需求停止 500℃以上的高温烧结以提拔传输机能， 这一历程限制了 TiO2在柔性衬底上的使用和其财产化的历程。SnO2 电导率和载流子迁徙率 较高，且制备温度较低，是较为幻想的电子传输层质料。因而今朝 SnO2 被财产界普遍研讨， 以期在财产化历程中完成对 TiO2的替换。

　　钙钛矿吸光层：吸光层接纳的质料通常是有机-无机混淆钙钛矿化合物先驱液，今朝支流工 艺多接纳 MAPbI3 等。钙钛矿电池的原质料储蓄极其丰硕，且配制先驱体溶液不含庞大工艺， 对试剂纯度请求不高。 空穴传输层（HTL）：空穴传输层质料可分为有机质料和无机质料两大类。最经常使用的有机材 料是 Spiro-OMeTAD、PTAA、PEDOT:PSS 等。但是有机空穴质料分解庞大，价钱高贵， 次要为尝试室利用，且 PEDOT:PSS 等部门质料还具有酸性和吸湿性，会使得钙钛矿的吸 光层质料衰减加快。财产端多接纳无机质料来替代有机质料，以提拔电池寿命、低落消费 本钱。经常使用的无机空穴质料包罗 Cu2O、CuI、CuSCN、NiOx 等。无机空穴传输层还具有 不变性好、空穴迁徙率高、光学带隙宽等劣势，但今朝 HTL 接纳无机质料时，钙钛矿电池 的服从表示不及利用有机空穴传输质料。 电极层：财产端多接纳铜、银等金属电极，或金属氧化物等作为电极层质料，碳电极也在 测验考试中。

　　以反式平面构造为例，钙钛矿的工艺流程大致包罗以下步调，此中钙钛矿膜层备制难度最 高，钙钛矿/HTL/ETL 层备制均存在差别手艺道路：顶电极 ITO/FTO 玻璃入线→激光刻蚀 →洗濯→制备空穴传输层→退火/枯燥→制备钙钛矿吸光层→退火烘干→制备电子传输层→ 退火/枯燥→激光刻蚀→制备电池层→激光刻蚀→激光清边→测试分拣→封装。

　　钙钛矿吸光层的制备手艺百花齐放，大抵可分为五大类，别离为(1)溶液涂布法：详细包罗 有刮刀涂布法、狭缝涂布法和丝网印刷法；(2)旋涂法：详细可分为一步旋涂法和两步旋涂 法；(3)喷涂法和喷墨打印法；(4)软膜笼盖法；(5)气相堆积法。

　　(1)溶液涂布法：次要经由过程涂布安装使得钙钛矿先驱体溶液在基底外表完成相对活动，依托 液体的外表张力和基底打仗而成膜。按涂布装备的差别，可将其进一步分别为刮刀涂布法、 狭缝涂布法和丝网印刷法。此中，狭缝涂布法具有印刷速率快、浆料操纵率高、薄膜质量 掌握愈加精密化等长处，是今朝钙钛矿电池财产化当选用的支流办法。(2)旋涂法：旋涂法次要是将钙钛矿先驱体溶液滴在滴板上，依托工件高速扭转的向心力完 成涂覆和薄膜堆积，具有成膜质量高、对薄膜厚度掌握精准等长处，普通于尝试室备制小 面积电池利用。 (3)喷涂和喷墨打印法：该办法将钙钛矿先驱体溶液间接喷在基底外表，随后在基底上堆积 薄膜，可经由过程改动溶液浓度、喷头与基底间的间隔和喷涂速率掌握钙钛矿的成膜形状。 (4)软膜笼盖法：该办法是在压力情况下借助 PI（聚酰亚胺）膜笼盖，完成胺络合物先驱体 向钙钛矿薄膜的转化。该办法有用地阻遏了溶剂向氛围中蒸发，易于得到无且高度均 匀的钙钛矿薄膜。别的，这类堆积办法不需求真空情况，且能够在高温工艺下停止。 (5)真空镀膜法：蒸镀法，普通以共蒸为主。相较于溶液法，真空镀膜法获得的钙钛矿薄膜 愈加平均平坦，可是需求精准掌握蒸起源的身分，操纵难度极大。该办法还需在真空情况 下停止，薄膜制备工夫长，装备本钱较高。 (6)气相帮助溶液法：该办法起首操纵液相制膜手艺将先驱体薄膜涂布在基底上，然后再将 其转移到有机胺卤化物(MAI)的蒸汽中，进而完整转换为钙钛矿薄膜，兼具了溶液法和真空 镀膜法的劣势。

　　通明导电基底常常从玻璃厂商处间接采购得到，然后企业再对其停止刻蚀处置等以完成后 续功用层制备。电子传输层堆积和空穴传输层堆积的手艺道路较为类似，根本包罗 PVD（包 含磁控溅射和蒸镀法）、反响等离子堆积(RPD)和狭缝涂布三大类，电极层则次要利用 PVD 手艺。今朝，产业界制备钙钛矿电池的支流道路包罗 PVD→PVD→狭缝涂布→RPD (或 PVD) → PVD、PVD→狭缝涂布→狭缝涂布→狭缝涂布→PVD 和 PVD→PVD→气相堆积→PVD →PVD 三大类，差别途径均有各自优缺陷，还没有构成同一手艺途径。

　　钙钛矿电池制备过程当中，还需操纵激光装备对电池停止激光刻蚀和激光清边。激光刻蚀的 次要目标是利用激光划线翻开膜层，阻断导通，从而构成零丁的模块、完成电池分片，主 要用于 P1、P2 和 P3 层。凡是状况下 P1 为 FTO 导电玻璃，P2 层是钙钛矿吸光层，P3 则 通常为镀金大概镀银质料。在停止激光刻蚀的过程当中，普通需包管激光刻蚀线宽与刻蚀线 间距准确度，而且不会对之前的层级形成毁伤。P4 层则次要操纵激光装备完成激光清边， 对电池的边沿停止绝缘处置，去除无效地区。

　　钙钛矿封装工艺与晶硅类似度较高，次要流程为层压，封装中心辅材为 POE胶膜与丁基胶。 以协鑫光电为例，协鑫接纳了包罗两个封装层的封装工艺，详细流程为： (1)起首，需求先在钙钛矿太阳能电池的外周外表制备 1nm-1000nm 的第一封装层。第一封 装层由致密的金属化合物堆积而构成，用于隔绝钙钛矿电池与外界停止物资交流。金属化 合物能够挑选 Al2O3、TiO2、SnO2、ZnO、ZnS 等，制备则能够接纳化学气相堆积(CVD)、 物理气相堆积(PVD)、原子层堆积(ALD)中的随便一种工艺。 (2)随后，再在第一封装层的外表施加热熔胶构成第二封装层，材质可利用 POE 膜，厚度为 100μm-2mm。 (3)最初，接纳层压机使得热熔胶膜与第一封装层和背板粘结在一同，终极构成钙钛矿电池 组件完好的封装构造。

　　钙钛矿电池上游次要包罗原质料和装备两部门，此中，原质料有钙钛矿质料、TCO 导电玻 璃、胶膜和光伏玻璃；财产链中游则是浩瀚钙钛矿电池厂商，协鑫光电、纤纳光电和极 电光能等龙头企业的财产化进度抢先；下流则可以使用于光伏财产、LED、BIPV 等浩瀚范畴。 从各功用层的消费需求而言，钙钛矿产线所需装备大抵有真空装备、涂布装备及激光装备 三大类。此中，真空装备包罗磁控溅射仪、反响式等离子体镀膜装备（RPD）装备和蒸镀 机，涂布装备次要用于钙钛矿吸光层的制备，海内装备供给商包罗德沪涂膜、众能光电等， 激光装备则次要用于对电池停止激光刻蚀和激光清边。

　　钙钛矿电池的极限转换服从高于传统晶硅太阳能电池，此次要得益于钙钛矿质料的禁带宽 度与最优带隙的区间极其靠近。别的，钙钛矿质料带隙宽度持续可控，使其便于与晶硅电 池制成高效叠层器件，可进一步翻开实际转化服从的天花板。

　　(1)禁带宽度相宜：单结太阳能电池吸光层质料的最优带隙区间为 1.3-1.5eV，而 MAPbI3、 FAPbI3等经常使用钙钛矿质料的禁带宽度在1.5-1.6eV的区间内，实际转化服从都可超越30%。

　　(2)质料带隙宽度持续可控：A、B、X 含量差别可得到差别组分的钙钛矿质料，响应质料的 带隙和能级散布也会发生差别。若对钙钛矿的 A、B、X 位停止组分调控，可将带隙宽度在 1.17-2.8eV 内做到持续可控。带隙的巨细决议了电池吸取光子的能量范畴，因而可调的带 隙宽度为钙钛矿和晶硅电池叠层器件的制备供给了多种挑选，利于完成二者吸取光谱的互 补，光电转换服从最高可达 47%。

　　(3)钙钛矿电池服从间接同等于组件功率。今朝 TOPCon 电池片的量产服从约莫为 25%，但 是封装成组件服从后的服从通常是 22%阁下，具有 2%-3%的组件服从丧失（CTM Loss）， 而钙钛矿电池则没有 CTM Loss，电池片服从间接可比组件功率，在财产化历程中具有明显 劣势。

　　相较于传统晶硅电池，钙钛矿电池具有明显的本钱劣势，次要体如今初始投资额、质料成 本与能耗本钱三风雅面。 (1)初始投资额低：据协鑫光电估量，待手艺成熟后，5-10GW 钙钛矿电池的装备投资金额 约为 5-6 亿元/GW，是晶硅电池的整套财产链装备本钱的 1/2 阁下。 (2)质料本钱低：钙钛矿质料具有优良的光吸取才能，光吸取系数达 105 的量级，因而原材 料用量低，电池吸光层的厚度很薄，在质料本钱方面具有劣势。钙钛矿吸光层的厚度约莫 为 400nm 阁下，与除玻璃外的其他功用层合计厚度约为 1um，而晶硅电池中的硅片厚度通 常为 150um。 (3)能耗本钱低：钙钛矿电池的制备对原质料纯度请求较低，凡是 90%阁下纯度的原质料即 可制作出服从在 20%以上的钙钛矿电池。而晶硅电池对质料纯度请求极高，需求到达 99.9999%以上，这使得钙钛矿电池不需求和晶硅电池一样停止高温提纯的步调，从而有用 减低了能耗。据我们测算，晶硅的制作能耗约为 0.31 KWh/W，而钙钛矿组件的制作能耗仅 为 0.12KWh/W。

　　(1)抗衰减性强，无 PID、LID 效应：PID 和 LID 效应是形成晶硅电池服从衰减的主要缘故原由， 此中，PID 效应次要因为钠离子在电场影响下向电池片外表挪动并富集而形成，LID 效应则 滥觞于硼元素的分散，这些杂质的分散常常是百万分之一级此外。钙钛矿质料对杂质的容 忍度明显优于晶硅质料，百万分之一级此外杂质的构成和分散其实不会明显影响钙钛矿电池 的发机电能，因而，钙钛矿电池具有优良的抗衰减性。协鑫光电数据表白，在尝试室层面， 钙钛矿电池可完成 9000 小时持续事情而无衰减，晶硅电池则在事情 1000 小时阁下就会出 现衰减征象。 (2)低热斑效应、高温度系数：钙钛矿电池还具有低热斑效应、高温度系数的特性，相较传 统晶硅电池而言在高温情况下的能耗丧失更少，组件的输出机能更佳。(3)弱光效应好：早上 5 点-早晨 9 点钙钛矿电池都可发电，阴雨天也能有较好的发电结果。

　　BIPV（光伏修建一体化）是一种将光伏发电装备集成到修建上的专业手艺，既完成了可再 生能源的使用，又低落了修建能耗。但 BIPV 组件较为寻求表面设想、且需求具有较好的透 明度，这恰正是晶硅电池的优势地点。而钙钛矿质料具有轻浮美妙、装置便当、色彩可调 等长处，因而可制成平均温和的透光、彩色玻璃，完成光伏组件的适用性与修建设备的美 学完善交融，是今朝 BIPV 质料的最优解。

　　虽然钙钛矿电池的上述劣势曾经获得了业内的普遍承认，但其财产化历程中仍存在着两大 痛点亟待处理，即大面积备制服从低落、不变性较差。今朝财产端已呈现多种处理思绪， 部门红绩已有处理之道。

　　钙钛矿在备制大面积服从丧失严峻，次要有两个缘故原由：1）钙钛矿薄膜自己在大面积制备时 工艺不成熟不敷平均招致成膜质量差，服从降落；2）大面积薄膜组件停止激光划线后发生 的电阻消耗、并产存亡区。

　　针对大面积服从低的成绩，次要从工艺、装备两方面处理，今朝业界已构成了开端的处理 计划。 大面积备制钙钛矿条理要接纳狭缝涂布和蒸镀两种方法，不同在于本钱和成膜质量之间权 衡： 1）狭缝涂布法能够了解为两步，第一步是涂布溶液，需求包管涂布溶液物理上的平均性， 该步调对涂布的工艺请求并没有超越面板行业，已有相对成熟处理计划，第二步为枯燥结 晶，需求包管成膜过程当中的化学分歧性，为涂布法中心难点地点，今朝财产端次要经由过程风 刀、红外等方法枯燥结晶，但因为差别厂家配方差别，粘度、挥发性等目标也有所差别， 故结晶工序需求工艺、装备、配方三大系统相适配，消费 know how 的积聚与工艺改良仍 有较大的空间。 2）真空蒸镀成膜质量较狭缝涂布更好，可是因为需求利用价钱高贵的真空装备、消费服从 低、靶材操纵率低，故今朝消费本钱较高，且跟着钙钛矿配方愈来愈庞大，共蒸过程当中对 蒸起源设想、化学计量掌握难度也会进一步提拔。

　　激光划线发生电阻消耗、热毁伤、死区，处理思绪次要包罗增加断绝层、进步装备精度、 优化划线）大面积薄膜组件需求分别后将小电池互连，但划线后也会带来消耗形成电池服从低落。 今朝钙钛矿朋分成小电池次要接纳激光划线 三道工艺划线后使得划线一侧的 顶部电极毗连到划线另外一侧的后背电极，从而构成串连合果。可是划线后顶电极和背电极 打仗的处所会构成互联电阻，从而发生功率消耗，且激光划片过程当中发生的热毁伤也会对 钙钛矿层形成必然水平破环，进而招致服从的低落。今朝处理思绪次要为进步激光划线精 度并优化划线划线地区钙钛矿层与金属电极打仗，Ag简单与钙钛矿在界面处反响天生AgI或AgBr， 从而大幅度低落金属电极的电导率，增大串连电阻。今朝尝试室可经由过程增加断绝层，削减 钙钛矿层与金属电极的打仗可接纳光刻工艺增加光刻胶断绝层，避免二者打仗处理。 3）激光划线过程当中会发生不克不及发电的死区，经由过程接纳高精度的精光装备，能够相称水平上 削减死区面积，进而提拔大尺寸电池服从。

　　钙钛矿不变性差由情况身分和内部身分配合影响所招致。钙钛矿的吸光层的不变性受情况 身分影响，易水解、高温易合成、温度变革下相变、光照和氧气感化下发作光致合成等。 同时，吸光层还会与电荷传输层和电极质料影响。以正向构造为例，TiO2/ZnO 作为电子传 输层在光照下发生光生空穴催化合成吸光层；Spiro-OMeTAD 作为空穴传输层易受吸光层 碘离子分散影响而电荷传输机能降落，且普通会增加大批有机盐来优化 spiro-OMeTAD 的 导电性，比方锂盐、钴盐等，这些增加剂具有较强的吸湿性，极易形成 spiro-OMeTAD 的 机能衰减和钙钛矿的合成。电极质料经常使用贵金属，但金属原子易分散形成吸光层合成，且 钙钛矿质料具有较着的离子特征，易发作离子迁徙，吸光层的碘离子也会腐化金属电极， 如银金属电极和钙钛矿层中的碘反响天生 AgI。

　　质料、构造、工艺协同前进，供给钙钛矿不变性破局之道。今朝可从质料配方、构造优化、 封装工艺增强钙钛矿器件的不变性。封装是给器件供给最外层的庇护，今朝财产界遍及采 用 POE+丁基胶的封装方法，根本处理了内部的水氧身分招致的衰减。针对钙钛矿自己内 部的不不变，优化能够从质料和构造两个方面动手，次要包罗各个膜层的质料改性、界面 工程、利用复合电极等手腕。

　　POE 胶膜+丁基胶的封装计划能有用处理水氧等内部身分招致的不不变性。钙钛矿封装方 式相似晶硅，但在质料的利用上需求接纳 POE 胶膜+丁基胶封边的情势： 1） EVA 不克不及够 100%聚合，未聚合的单体含有羧酸能够与钙钛矿吸光层的氨基（好比甲胺 中含有氨基）发作反响，故钙钛矿封装需接纳 POE。别的，POE 阻水性远优于 EVA， POE 水汽透过率仅 2-5g*m^2/day，大幅低于 EVA 的 20-40g*m^2/day 并有更强的紫外 线） 丁基胶的水汽透过率比自然橡胶少了超越一个数目级，利用丁基胶停止边沿封装将进一 步削减水汽入侵。据赛伍手艺尝试，传统硅胶的水汽透过率为 84g*m^2/day，而利用丁 基胶后水汽透过率仅为 0.25g*m^2/day。

　　质料配方包罗吸光层、电荷传输层和电极质料的改进，次要优化包罗： 1） 吸光层：钙钛矿吸光层较不不变，可混淆好比具有更小离子半径的 Cs+，提拔 FA+和碘 化物之间的互相感化，但进步 Cs+含量会服从会有必然水平降落，需求停止衡量与优化。 2） 空穴传输层：今朝经常使用的空穴传输层有搀杂后的 Spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS。可是 搀杂后的 Spiro-OMeTAD 吸水性强，不不变，PEDOT:PSS 价钱昂贵且导机电能优良， 但其自己显现弱酸性，会腐化基底及钙钛矿质料，影响器件不变性。今朝财产端多换无 机质料，好比氧化镍，但会招致服从呈现必然降落。 3）电子传输层：传统的 TiO2/ZnO 作为在光照下发生光生空穴催化合成吸光层。SnO2 不容易 受光合成，且带隙宽、吸湿性低和酸容忍性好，今朝 SnO2 使用于电子传输层已较多。

　　钙钛矿电池是类三明治构造，且钙钛矿层是离子晶体，很难制止离子迁徙的成绩，中心的 钙钛矿质料很简单遭到相邻电荷传输层的影响，空穴传输层和电子传输层也别离会遭到来 自阳极和阴极的影响。当前支流处理思绪包罗两大类： 1）经由过程在钙钛矿电池中参加缓冲层办法，可有用低落相邻层之间的影响：处理内部不变性 需求重点处理离子迁徙成绩，离子迁徙需求通道，今朝尝试室已有增长缓冲层进步器件稳 定性研讨，将来零丁备制缓冲层是可行的开展标的目的，但因为分外备制膜层会增长本钱，目 前财产界还没有有厂商接纳参加缓冲层的工序。2）备制复合电极：Ag 在界面处与钙钛矿层分散的碘离子构成 AgI，今朝复合电极普通做成 ITO-铜-ITO 构造，ITO 间接跟组件构造打仗，制止呈现离子挪动，别的，ITO 的导机电能 不是很好，而经由过程参加铜能提拔其导机电能。

　　钙钛矿电池的尝试室服从和财产界服从均有较大提拔空间，尝试室端，单结尝试室服从现 在最高为 25.7%，由韩国蔚山国度科学手艺研讨所完成，财产端，头部钙钛矿到场者单结 中试线%阁下，年内无望提拔至 18%，离钙钛矿实际服从天花板仍有较大空间。 短时间内，我们估计配方优化、质料改性等多种提效途径将并行，持久看，叠层是提效的终 极手腕，翻开钙钛矿服从天花板。

　　1） 配方优化。当前钙钛矿层配方尚不决性，学术界和财产界各家都在主动探究过程当中，钙 钛矿质料带隙随配方差别可调解，经由过程不竭调解质料系统可使钙钛矿层带隙向最优带 隙挨近，进而得到更高的发电服从，别的，也能够经由过程搀杂方法完成服从提拔。 2） 质料改性。以介孔构造为例，今朝经常使用的电子传输层（c-TiO2）和介孔层（m-TiO2） 的微观构造都是球形粒子，有着聚集密度高、致密性好的长处，但缺陷是服从不敷。因 此能够引入一维构造的粒子，其导电性更好、电荷传输才能更强。 3）备制钝化层。尝试室已有经由过程增加钝化层的方法来停止界面润饰的计划，其目标是削减 界面缺点带来的服从丧失，进而提拔服从。今朝财产界厂商普通将钝化质料增加在钙钛矿 先驱体溶液中停止钝化，跟着后续对服从寻求愈来愈高，钙钛矿 GW 级别大范围量产后， 零丁备制钝化层工艺无望于财产界也逐渐导入。

　　叠层构造是指差别光学带隙的电池停止堆叠，宽带隙电池作为顶电池吸取较高能量光子， 窄带隙电池作为底电池吸取较低能量光子，完成子电池对太阳光谱分段操纵。按照叠层电 池的数目可分为双结、三结、四结等。今朝结数最高为美国国度可再生能源尝试室公布效 率 47.1%的六结电池（砷化镓），将来进一步优化后无望打破 50%。固然电池结数能够增加， 服从能够提拔，但本钱增长也难以疏忽，今朝通例的构造是两结叠层，分为钙钛矿/钙钛矿 叠层与钙钛矿/晶硅叠层两类。

　　两头构造简朴，本钱更低，工艺难点打破后更具大范围使用潜力。根据堆叠方法可分为两 端和四端叠层电池。四端叠层电池由两个自力的电池堆叠，经由过程外电路毗连，制备简朴。 可是，更加的金属电极耗损和组件端工艺庞大性限定了大范围使用远景。两头叠层电池包 括两个次第制备的子电池和与两者相连的互联层，构造愈加简朴，电池器件和组件的建造 本钱更低，可是需求精致的设想（如顶电池与底电池之间的光学耦合、制备工艺兼容性， 互联层光学和电学的均衡等）才气完成高服从，备制难度较四端子更高。

　　当前晶硅叠钙钛矿为支流，全钙钛矿叠条理要为仁烁光能规划。今朝钙钛矿/晶硅叠层电池 为支流：①杭萧钢构（合特光电）估计 5 月 10 日投产百兆瓦钙钛矿 HJT 叠层电池，目的 电池服从 28%；②宝馨科技设立合伙公司西安宝馨光能科技有限公司，卖力展开钙钛矿-异 质结叠层电池手艺的研发，中心团队为西安电子科技大学张春福传授、朱卫东副传授；③ 皇氏团体与深圳黑晶光电手艺有限公司签订协作框架和谈，配合促进 TOPCon/钙钛矿叠层 电池产物手艺的研发、消费及产物使用，估计 2023 年服从到达 26%以上、2024 年到达 27% 以上、2025 年到达 29%以上，终极目的完成 36%以上。全钙钛矿叠层则以仁烁光能为领 军企业，2022 年 10MW 中试线MW 量产线正处于建立阶段，公司估计将 23 年投产。

　　降本：降本空间较大，大范围量产后本钱可降至 0.6-0.7 元/W，仅为晶硅极 限本钱的 60%-70%

　　钙钛矿降本空间较大，5-10GW 级量产线 元/W，仅为晶硅极限 本钱的 60%-70%。今朝钙钛矿仍处于财产化的前期，还没有量产，本钱较高。但钙钛矿降本 空间宽广，详细可分为质料、能动、野生等本钱降落带来的间接降本与服从提拔摊薄本钱 带来的直接降本。我们估计跟着质料端、装备端、能动与野生的降本连续促进，加上服从 提拔带来的本钱摊薄，将来 5-10GW 级量产线 元/W，进而动员 下流电站 LCOE 低落，远期看钙钛矿 LCOE 将低于晶硅极限 LCOE，翻开光伏发电降本天 花板。

　　TCO 玻璃透光导电，FTO 代替 ITO 成支流。钙钛矿的玻璃为 TCO 玻璃，次要起透光和导 电感化。钙钛矿电池早期利用 ITO 玻璃作为前电极，但逐步被 FTO 代替。虽然 FTO 其导 机电能比 ITO 略差，但具有本钱低、激光刻蚀简单、光学机能相宜等长处，已成为 TCO 玻 璃支流。 海内曾消费 TCO 玻璃，因薄膜势微而关停产线。在十多年前的薄膜电池海潮中，我国玻璃 厂商消费过 TCO 玻璃，但因为薄膜电池与晶硅电池的后续合作中性价比落伍，硅料价钱下 跌招致晶硅电池性价比提拔，薄膜电池需求降落，TCO 玻璃产量较小或产线关停。 电池厂范围化采购与 TCO 玻璃厂再度扩产后，估计 TCO 玻璃价钱将呈现较大降落。 1）需求端，当前钙钛矿电池商产线范围小，小批量采购价钱较高，跟着钙钛矿电池扩产， 范围化采购后价钱将降落。 2）供给端，TCO 玻璃厂扩产也也会带来 FTO 玻璃供给量上升，价钱降落。已往海内厂商 有过消费 TCO 玻璃的经历，且按照金晶科技对玻璃产线的革新晋级来看，产能扩大不是难 题。跟着钙钛矿的 GW 级别量产和产能扩大，钙钛矿厂商对 FTO 需求增长，吸收上游玻璃 厂商入局，FTO 玻璃无望完成大范围量产，终极本钱将降落。

　　钙钛矿质料自己相较晶硅具有纯度请求低（纯度请求仅 95%，低于晶硅的 99.9999%）、材 料多样可设想性强（A、B、X 位均有较多挑选）、吸光系数高厚度薄（吸光层厚度 0.3nm， 晶硅最薄 120um）等劣势，因而质料用量少，价钱自制，不存在晶硅原质料的紧缺成绩， 钙钛矿层本钱占比很低。两层电荷传输层与金属电极其质料本钱大头，范围化消费后质料 本钱无望降落，而且跟着原质料的不竭改换完成服从提拔带来的本钱摊薄和更自制的质料 系统。

　　当前装备投资额较高，估计将来本钱将降至当前的 1/2。今朝 100MW 线 亿 元阁下，即单 GW 投资额 12 亿，次要因为今朝钙钛矿装备仍处于探究期，以定制化需求、 实验性需求为主，装备产能也较小。单 GW 装备投资额约 12 亿中涂布装备/PVD/RPD 占大 头。按照协鑫光电环评书，其 100MW 大面积钙钛矿光伏组件消费线 台 PVD 装备和 1 台 RPD）和 4 台激光机。我们估计每台涂布机/PVD 装备/RPD 装备/激光机的价钱别离为 1500/2000/3000/300 万元，对应每 100MW 的总装备 金额别离为 3000/4000/3000/1200 万元，代价量占比别离为 25%/33%/25%/10%。

　　将来装备本钱无望降至 5-6 亿/GW，较当前降落 50%。以协鑫光电为例，其 100MW 产线 年建成，故装备本钱较当前稍高），此中 1 亿用于计划革新。待确 定装备范例并范围化量产后，一方面革新晋级的 1 亿元能够节流，同时单台装备的产能逐 步提拔，范围效应逐渐闪现，本钱无望大幅低落；另外一方面钙钛矿财产链短，差别于晶硅 需求硅料、硅片、电池、组件多环节消费加工，钙钛矿组件可由单一工场间接制成，消费 高度集合化，本钱降落空间更大，将来单 GW 投资额无望降到 5-6 亿元。

　　高温备制工艺、低纯度请求决议钙钛矿能耗较晶硅低。钙钛矿对证料纯度请求低，且可以使 用高温工艺，最高温度仅 150℃；而晶硅对证料纯度请求高，需求颠末重复提纯，最高工艺 温度达 1200℃，按照我们测算，从产业硅到组件晶硅全财产链电耗约 0.31 KWh/W，而钙 钛矿能耗为 0.12KWh/W，单瓦能耗不到晶硅的 10%。电价上，今朝钙钛矿工场次要散布在 东部内地等电价较高的地域，将来范围化与搬家至中西部低电价地域后，能耗本钱将进一 步降落。

　　服从提拔动员组件本钱与度电本钱降落。当前钙钛矿服从 15%-16%阁下，按照极电光能、 协鑫光电等厂商计划，到 2023 年平米级钙钛矿光伏产物将完成 18%阁下的服从，24 年 GW 级别产线%，远期大范围量产后，服从无望提拔至 25%。服从提拔将 带来质料、能耗、装备折旧等本钱的片面摊薄，我们估计 100MW 级产线量产后本钱将控 制在 1.2 元/W 阁下，1GW 级在 0.9 元/W 阁下，将来产量充足大时（5-10GW 量产）无望 到 0.7 元/W 以下。

　　钙钛矿 GW 级别量产 LCOE 可做到与 PERC 持平，远期大范围量产后将片面优于 PERC， 我们判定钙钛矿 LCOE 从追平到优于晶硅可分为三个阶段。 1） 阶段一：钙钛矿百兆瓦级量产后，转换服从到达 18%，若组件寿命能到达 15 年，则钙 钛矿 LCOE 能够根本打平 PERC 电站当前 LCOE。 2） 阶段二：晶硅电池极限本钱约为 1 元/W，假定一体化毛利率为 15%，则对应约 1.2 元 /W 阁下的售价（不含税）。以 PERC 电池 23.5%服从，组件 21%功率测算，25 年晶硅 电站度电本钱约为 0.27 元/W。钙钛矿 GW 级别量产时服从为 20%，组件本钱 0.94 元 /W，假定一体化 15%毛利率，则组件价钱对应 1.10 元/W，假定钙钛矿电站寿命 15 年， 则钙钛矿 LCOE 曾经打平 PERC 电站 LCOE 降本极限。3） 阶段三：钙钛矿远期大范围量产后（5-10GW 级别量产）本钱无望降至 0.67 元/W，对 应钙钛矿组件价钱将降至 0.79 元/W，仅为晶硅极限的 65%阁下，按 15 年寿命计较， 对应电站的 LCOE 为 0.24 元/W，低于晶硅电站 LCOE 降本极限。

　　钙钛矿电池中心装备次要包罗真空镀膜装备、激光装备和涂布装备。镀膜装备部门国产设 备行将进入消费阶段。以晟成光伏为例，公司的团簇型多腔式蒸镀装备已完成量产，并成 功使用于多个客户端；涂布装备中德沪涂膜走在行业前线，公司钙钛矿中心涂膜装备环球 市占率第一；激光装备中迈为、杰普特、帝尔激光相干激光装备均迎来出货托付阶段。

　　今朝产线 无望完成 GW 级落地。现阶段钙钛矿手艺尚处于探究期，产能规 模多为兆瓦级的中试线 年，行业抢先到场者如协鑫光电、纤纳光电和极电光能 开端了百兆瓦级中试线的建立，虽有组件连续得以消费，但团体废品的不变性、光电性仍 需测试，消费线的工艺流程仍需不竭完美。新晋到场者如奥联电子、宁德时期、曜能科技、 合特光能也纷繁加码钙钛矿新手艺，主动促进兆瓦级中试线的建立。

　　昆山协鑫光电质料有限公司建立于 2019 年，从属天下新能源行业抢先企业协鑫（团体）控 股有限公司，次要卖力钙钛矿太阳能组件的研发与消费。公司是环球唯逐个家获得钙钛矿 组件适用化产物贸易认证的企业，在钙钛矿太阳能组件的研发和消费方面环球抢先。停止 2022 年 6 月，公司累计申请专利 106 项，此中创造专利 58 项，适用新型专利 47 项，表面 设想专利 1 项。 钙钛矿行业龙头厂商，大面积组件服从记载缔造者。在钙钛矿电池范畴，协鑫光电于 2019 年完成了尺寸为 45cm×65cm 的钙钛矿组件服从认证，经环球最威望的光伏组件贸易认证 机构 TÜV Rheinland 认证，服从达 15.31%（现曾经提拔至 17%），是今朝为止环球面积 最大、组件服从认证最高的钙钛矿组件。

　　环球首条大面积钙钛矿中试线 年产线 年，协鑫光电开端在 昆山平谦国际财产园建立环球第一条 100MW 钙钛矿光伏组件量产线 月，该钙 钛矿光伏消费线 日，协鑫光电颁布发表完成数亿元群众币 B 轮 融资，此次融资将用于进一步完美公司 100MW 钙钛矿消费线和工艺。按照公司计划，23 年 100MW 产线无望达产，服从将到达 18%。百兆瓦级产线跑通后将启动 GW 级建立想划， 公司估计 24-25 年 GW 级产线%。

　　纤纳光电建立于 2015 年，是环球出名的钙钛矿光伏手艺领军企业，总部设在杭州，在浙江 省内有多个分支机构，努力于“钙钛矿前沿手艺、钙钛矿质料研讨、相干产物及高端配备 的设想研发、低碳制作和市场化使用”，逐渐构建立异、绿色、宁静、高效的钙钛矿干净能 源系统。公司对峙自立立异，前后 7 次革新了钙钛矿太阳能组件光电转换服从的天下记载， 得到环球首个钙钛矿组件不变性认证及多倍加严认证；环球累计申报了 300 多项常识产权 专利。 钙钛矿组件环球首发。2022 年 5 月 20 日，纤纳光电停止了钙钛矿α组件环球首发典礼。这 条环球首个百兆瓦级 0.6m*1.2m 钙钛矿组件产线有其共同劣势：公司为这条产线设置了全 球首个合适钙钛矿消费工艺流程的智能大脑，全主动装备与浩瀚机器臂交叉共同，每 40 秒 就可以制作出一片α组件，完成了高效、不变、节能的持续消费。

　　极电光能来源于长城控股团体，2018 年开端钙钛矿手艺研发，2020 年 4 月落地无锡。极 电光能是一家专业处置钙钛矿光伏、钙钛矿光电产物研发和制作的立异型高科技企业。公 司研发团队由欧洲双料院士领军，国表里资深钙钛矿专家、光伏财产化手艺专家配合担纲， 手艺研发气力薄弱，已累计申请中心手艺专利 80 余项，此中近 90%为创造专利。 组件服从不竭进步，钙钛矿量产化手艺日益成熟。2021 年，极电光能在 63.98cm2 的钙钛 矿光伏组件上完成 20.5%的光电转换服从；22 年 4 月，又在 300cm²的大尺寸钙钛矿光伏 组件（SubModule）上，缔造了 18.2%转换服从新的天下记载；克日，极电光能团队研制 的 756cm²大尺寸钙钛矿光伏组件转换服从到达 18.2%。钙钛矿组件在面积放大的同时仍能 连结较高的转换服从，证实极电光能钙钛矿量产化手艺日益成熟。

　　环球范围最大中试线投产，首条 GW 级产线MW 钙钛矿光伏消费线 月正式投产，是今朝环球产能最大的中试线%，将起首使用于 BIPV 范畴，规划以光伏幕墙、立面发电石材和屋顶光伏瓦为 主的修建光伏一体化。2022 年 8 月 16 日，极电光能与无锡锡山经济手艺开辟区签约计谋 协作，将投资 30 亿元配合规划环球首条 GW 级钙钛矿光伏消费线，估计本年一季度启动土 建事情，2024 年下半年将建成产线并投产。

　　建立光能科技子公司，规划钙钛矿太阳能电池财产链。为捉住钙钛矿太阳能发电手艺的发 展机缘，公司对外投资设立钙钛矿太阳能电池公司。2022 年 12 月公司公布通告，公司的 全资子公司海南奥联投资有限公司与天然人胥明军配合出资设立“南京奥联光能科技有限公 司”并签订《投资协作和谈》，投资占比 95%/5%。和谈商定奥联光能次要处置钙钛矿太阳能 电池及其制备配备的研发、消费、制备、贩卖等。胥明军持久处置兵工/科技型企业运营管 理，在钙钛矿手艺财产化所需求的质料配方、工艺研发、配备研制等范畴具有中心合作能 力，公司与协作方阐扬各自劣势，钙钛矿营业将加快落地。

　　构建钙钛矿太阳能电池财产链，鞭策钙钛矿光伏财产化开展。奥联光能计划建立钙钛矿研 究院，并结合海内钙钛矿研发抢先出名传授、专家团队，打造质料配方、工艺配备、组件 消费三位一体的平台系统，开辟包罗但不限于刚性钙钛矿太阳能电池、半通明钙钛矿太阳 能电池、柔性钙钛矿太阳能电池、钙钛矿晶硅叠层太阳能电池、钙钛矿/钙钛矿太阳能电池 大面积及小型组件。按照投资协作和谈商定，基于快速促进钙钛矿太阳能电池手艺财产化 历程的目标，可经由过程间接出资、对外股权协作及其他融资方法，组建奥联光能全资、控股 或参股的钙钛矿电池消费公司，以扩展钙钛矿电池消费范围。 目的五年内涵钙钛矿电池研发、配备制作、范围、电池服从处于行业抢先程度。公司方案 2023年50MW钙钛矿中试线MW钙钛矿电池组件生 产线GW钙钛矿电池组件消费才能，完成钙钛矿 电池研发、配备研制和配备制作范围、钙钛矿电池服从处于行业抢先程度。

　　斥资百亿元投资建立 20GW TOPCon（后提拔至 26GW）超高效太阳能电池项目。2022 年 8 月，皇氏团体颁布发表拟投资建立 20GW N 型 TOPCon 高效晶硅太阳能电池项目，正式进 军光伏行业。今朝公司 TOPCon 太阳能电池项目标一期工程已完工，估计 23 年 4 月份设 备进厂调试, 23 年方案完成 5GW 电池消费线GW 消费线投产。公 司还与中国科学院(宁波)质料研讨所成立了计谋协作机制，在钙钛矿叠加 TOPCon 电池、 光热一体化等前沿手艺上，都正在停止响应的手艺储蓄。

　　增强对外协作，进军钙钛矿/晶硅叠层电池范畴。2023 年 1 月 31 日，皇氏团体控股子公司 皇氏农光互补与深圳黑晶光电签订钙钛矿/晶硅叠层手艺协作框架和谈，和谈有用期自签署 之日起两年。和谈商定，深圳黑晶以其自有的手艺研发及消费才能卖力研讨开辟 TOPCon/ 钙钛矿叠层电池手艺，包罗产物味试、手艺调解及更新等，相干手艺使用于皇氏团体 TOPCon 电池的消费，为有用进步皇氏团体 TOPCon 电池效能提拔供给手艺撑持和效劳， 目的 2023 年服从到达 26%以上、2024 年到达 27%以上、2025 年到达 29%以上，终极目 标完成 36%以上。