钙钛矿电池是什么？

太阳能电池主要分为两类——晶体硅电池和薄膜电池。目前晶体硅电池占95%左右，是绝对主流的太阳能电池，以单晶体硅电池为主；另一方面，虽然目前薄膜电池的比例很低，但它们是未来太阳能电池发展的重要方向。与晶体硅电池相比，薄膜电池具有理论转换效率高、制造成本低、应用领域广等特点。

钙钛矿型太阳能电池(perovskitesolarcells)在薄膜电池中，即利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，来源于染料敏化太阳能电池。

钙钛矿是指一种具有立方体晶体形状的陶瓷氧化物柔性材料。钙钛矿光伏材料的分子式为ABX3，A离子为大半径阳离子，B离子为小半径阳离子，X离子为卤素阴离子。当太阳光照射在钙钛矿材料上时，当太阳光强度大于禁带宽度时，钙钛矿吸收光子，产生电子-空穴位对齐。激发的电子从价带转移到导带上，流向电子传输层，空穴位流向空穴位传输层，电子和空穴位流动形成外部电流，从而实现光能向电能的转换。

2钙钛矿的魔法。

获得钙钛矿的人会得到‘上升’的声音。这对于2022年的资本市场来说并不夸张。截至8月23日，Wind“钙钛矿电池”指数在一个月内上涨了24%，并不奇怪。钙钛矿到底有什么魔力能吸引大量资金的青睐？这要从一张图片开始。

转换效率更高。

2013年，美国《科学》杂志将钙钛矿评为年度十大科学突破之一。在当时仍由晶体硅完全“统治”的光伏世界中，钙钛矿还在实验室中证明了其巨大的光电效应潜力。到2020年，钙钛矿太阳能电池的实验室效率已经超过了晶体硅。在过去的相当长的一段时间里，晶体硅光伏电池是一个成本和效率极佳的统一体。伴随而来的是天然矿物转化太阳能效率的局限性。29.43%的理论极限值成为晶体硅材料“一见钟情”的屏障。2017年以来，

成本更低。

“降低成本、提高效率”一直是光伏产业化的核心本质，也是光伏企业追求的终极命题。自光伏技术诞生以来，该行业围绕“效率和成本”不断发生新的技术变革。

第一，投资成本。

就单位产能投资而言，1GW晶硅电池，以目前最主流的PERC电池为例，单GW在硅材料、硅片、电池片、组件环节的投资分别为3.45亿元、4亿元、1.5亿元、0.65亿元，总额为9.6亿元。钙钛矿1GW的投资额，从化工原料到组件环节，总额约为5亿元，投资成本约为晶硅电池的50%。

二是制造成本。

与晶硅电池相比，钙钛矿电池组件的成本构成中，钙钛矿材料占5%左右，总成本约为0.5~0.6元，也仅为晶硅电池极限成本的50%左右。昆山协鑫光电首席执行官范斌甚至认为:“钙钛矿的耗电成本有望低于火电，与火电开启10美分至15美分的成本相差，从而实现光伏对火电的大规模替代。”

制造方便。

相比之下，钙钛矿对杂质不敏感，纯度约90%的钙钛矿可用于制造效率超过20%的电池；晶体硅对杂质非常敏感，纯度必须达到99.9999%以上才能用于制造。

此外，晶体硅电池产业链需要四个工厂:硅材料、硅片、电池和组件，而钙钛矿只需要一个工厂，产业链明显缩短，物流和时间成本大大降低。

温度的影响很小。

钙钛矿电池组件的温度系数约为-0.001，接近于零；而晶硅电池组件的温度系数约为-0.3，即每升1摄氏度，功率就会降低0.3%。钙钛矿电池的实际发电效率将远远高于晶硅电池，因为温度系数接近于零。

应用场景更加丰富。

与晶体硅电池不同，钙钛矿电池是将钙钛矿材料涂在基板表面，然后涂上一层保护材料进行生产。因此，与普通太阳能电池不同，它的工艺特性也赋予了钙钛矿电池更丰富的应用场景。它不仅可以简单地印在玻璃表面，还可以在其他材料上印刷玻璃基底的太阳能电池，如轻薄柔软的塑料或窗帘表面。具有大规模弯曲能力的电池也可以将其应用场景延伸到我们的电子设备、日用家电智能设备和光伏建筑。

三是工业化道路阻力长。

虽然钙钛矿电池在理论上、实验室中具有相当大的优势，但从工业化的角度来看，钙钛矿电池还有很长的路要走。

稳定性弱。

钙钛矿的材料比较脆弱，不同的材料和结构可能不耐高温、不耐光、易水解、易氧化等。薄膜的均匀性很难在大面积的衬里下控制，效率和稳定性会降低。

对环境造成潜在威胁。

目前合成钙钛矿的原料一般为有机-无机金属卤化物钙钛矿，包括铅、碘等。当晶体受潮、受热、氧化时，会导致材料分解，使重金属渗透到土壤中，破坏环境。

电池寿命不长。

目前，由华中科技大学和洛桑联邦理工学院联合研发的使用寿命最长的钙钛矿太阳能电池只能达到1000小时。而传统晶硅电池的使用寿命一般可以达到25年，也就是219000小时，比钙钛矿电池长很多。

4各行各业的玩家纷纷进入游戏。

即便在工业化方面面临诸多困难，钙钛矿电池的前景依然值得期待，自2021年以来，钙钛矿电池的研发团队一直受到一级市场资本的青睐。

2021年1月，纤纳光电完成C轮融资3.6亿元，由三峡资本投资，京能集团、衢州金融控制、三峡招商银行等资本投资。主要用于钙钛矿光伏百兆瓦级生产线的扩建、叠层产品的升级、应用产品的研发和生产。

协鑫光电于2021年3月完成了新一轮超亿融资，凯辉能源基金领先。

2020年8月，曜能科技完成数千万A轮融资，高淳资本领投。

2021年10月，极电光可以完成Pre-A轮融资，由碧桂园创投、九智资本联合领先，建行国际、云林基金投资，募集资金2.2亿元，主要用于新技术研发和试制线建设。

宁德时代董事长曾毓群于2022年5月在业绩简报会上表示，公司对钙钛矿光伏电池的研究进展顺利，正在建设中试线。

2022年5月，协鑫光电获得数亿元B轮融资，腾讯创业进入协鑫光电，持股比例为5.97%。融资将用于进一步完善公司100MW钙钛矿的生产线和工艺。

2022年6月，由耀途资本、光跃投资、碧桂园创投等参与投资的无限光能完成了数千万元的天使轮融资。无限光能承接了清华大学太阳能转化与储存实验室的科研成果。本轮融资主要用于建设、扩大R&D和大型钙钛矿太阳能电池组件试验线量产技术团队。

55总结。

可见，钙钛矿的商业化还处于起步阶段，但很多工业资本已经进入市场。据统计，预计今年将量产2GW钙钛矿电池。

光伏技术的产业化主要取决于三个因素——成本、效率和寿命。钙钛矿在成本和效率上远远优于晶体硅电池，但其使用寿命短、稳定性差、自然不稳定，导致效率过度下降，这是钙钛矿技术产业化的最大制约因此，在提高产品尺寸和能量效率的同时，如何将钙钛矿的寿命提高到25年，将是注重钙钛矿技术的企业亟待解决的问题。

提高电池寿命涉及材料系统、电池结构、包装等环节。目前，全球光伏行业正在研究钙钛矿的效率衰减和稳定性，新的解决方案不断涌现，可能很快就会有最好的解决方案。钙钛矿电池作为世界经济论坛认定的“改变人类生活的十大新技术”之一，前景越来越清晰，一幅宏伟的产业蓝图正在慢慢展开。

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