01

政策刺激钙钛矿产业化

“下一代光伏电池新秀”、光伏电池的“明日之星”，是钙钛矿电池耀眼的标签，也因此博得市场广泛关注。

根据公开资料显示，钙钛矿最初指化学式为 CaTiO3 的矿物质，以及拥有 CaTiO3 结构的金属氧化物。 1839 年，俄罗斯矿物学家 L.A.Perovski 研究存在于乌拉尔山变质岩中的钛酸钙（ CaTiO3 ）时，首次提出钙钛矿（ Perovskite ）这一晶体结构，并以其名字命名。

历经多年发展，钙钛矿材料定义演变为具备化学通式ABX3的物质。 其中，A为一价有机（甲基铵，MA+或甲脒，FA+）或无机（Cs+）阳离子，或两者的混合物；B为Pb2+或Sn2+，或两者的混合物；X是卤化物阴离子（I-、Br-或CI-或它们的混合物）。A位阳离子位于中心，B位阳离子和X位卤化物阴离子形成八面体，占据体心立方晶格的角位。

晶格中的离子半径决定钙钛矿材料的结构，进而影响钙钛矿材料的电子性质和稳定性，并决定钙钛矿光伏电池的性能和寿命。通过调控 A 、 B 和 X 位离子的配比可以优化电池的性能和稳定性。

钙钛矿光伏电池（PSCs）则是利用钙钛矿材料作为吸光材料的光伏电池， 主要结构包含透明导电基底、电子传输层、钙钛矿活性层、空穴传输层和顶电极 5 部分， 其将光能转化为电能的原理可简化为“光子进，电子出”。

近年来，国家出台多项政策推动钙钛矿光伏的研发及产业化进程。

2021 年 11 月，《“十四五”能源领域科技创新规划》将“研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池，开展晶体硅 / 钙钛矿、钙钛矿 / 钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究”列入重点任务之一；

2022 年 6 月，《科技支撑碳达峰碳中和实施方案 (2022 — 2030 年 ) 》提出，坚持研发高效稳定钙钛矿电池等技术；

2023 年 1 月，《关于推动能源电子产业发展的指导意见》提出，推动钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用，提升规模化量产能力。

在政策的大力助推之下，叠加钙钛矿电池本身具备的高转换效率和成本两大核心优势，其未来发展被市场寄予厚望，产业化进程加速。

02

核心发展动力一：

转换效率高

追求高转换效率是光伏电池发展的动力所在。

在功率大型化发展趋势以及硅料限制下，光伏电池发展只有提高转换效率这条路径，而晶硅电池的转换效率逼近材料理论极限效率， 钙钛矿光伏电池则凭借优异的光电转换效率，在第三代太阳能电池中脱颖而出。

光伏电池的工作原理是把入射光子的能量转换为电子，产生电压、电流和功率输出，带隙就是电子从它的主原子的一个轨道带挣脱到轨道带之外所需的能量，是为电池的电力输出所提供的能量。

半导体材料以1.4eV为最优带隙，材料带隙越接近1.4eV则效率越高。 据中科院物理研究所数据，晶体硅的带隙则约为1.1eV，钙钛矿材料则具备连续可调的带隙范围，带隙宽度约为1.2-2.5eV，覆盖最佳带隙1.4eV。

目前，主流光伏晶硅电池的光电转换效率已接近天花板 29.4% ，可实现的工程极限效率是 27.1% ，量产转换效率为 24.2% ；而单结钙钛矿电池的实验室最高转换效率为 25.7% ，理论转换效率可以达到 31% ，叠层钙钛矿电池的理论转换效率更是达到 45% ，具有较高的天花板。 未来伴随钙钛矿技术的逐步成熟，钙钛矿电池的光电转换效率具备较高的提升空间。

值得一提的是， 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% ，短短 13 年左右时间，单结钙钛矿电池实验室转换效率提升至 25.7% ，这一进程，晶硅光伏电池花费了约 40-50 年，钙钛矿电池发展迅速。

03

核心发展动力二：

降本空间大

高转换效率之下，钙钛矿电池还具备显著的成本优势。

根据协鑫光电披露数据，在 1GW 产能投资上，晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来，需要大约 9.6 亿元；而钙钛矿实现 1GW 产能需要的投资金额仅约为 5 亿元左右，是同级别晶硅电池生产成本的 1/2 左右，对比第二代 GaAs 薄膜太阳能电池，成本约为其 1/10 。

同时，钙钛矿电池产业链垂直一体，涉及生产设备少，生产效率高。 协鑫光电透露， 100MW 的单一钙钛矿电池工厂，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。而对于晶硅而言，硅料、硅片、电池、组件需要四个以上不同工厂生产加工，一片组件完工大概需要三天以上的时间，用时差异大。由于钙钛矿电池产业链涉及生产环节、生产设备少，设备摊销费用低，且产业链短更易维护，后续有望通过规模量产降本。

另外， 钙钛矿原材料用量少，不存在原材料卡脖子问题，并避免材料稀缺性涨价。

钙钛矿制作过程无需硅料，制作金属卤化物钙钛矿所需原材料储量丰富，价格低廉。硅片厚度通常为 180 微米，而钙钛矿组件中，钙钛矿层厚度大概是 0.3 微米，相差三个数量级。

从钙钛矿组件成本结构占比来看，成本构成最多的是玻璃及其他封装材料，达 34% ，而钙钛矿自身的材料成本占比仅为 3.1% 。而且，钙钛矿生产过程中的能耗比较低，每 1W 钙钛矿组件制造能耗 0.12kWh ，仅为单晶组件能耗 1.52kWh 的 1/10 ，多数环节也无需真空环境，未来仍有较大的降本空间。

04

产业化发展主要在中国

2030年市场空间达950亿元

尽管钙钛矿电池极大地满足了行业增效降本的期待，但其商业化发展还存在两大关键阻力：高效钙钛矿电池大面积制备技术不够成熟，以及钙钛矿电池结构稳定性差。

全球钙钵矿电池产业化进度分为 研发阶段（2009-2021年）、成果转化中试阶段（2018-2025年）、产业化应用阶段（2025年以后） 三个阶段。目 前， 钙钵矿产业化发展主要在中国，处于小批量产品试制、中试线逐步建设时期，单结钙钛矿组件产业化进展较为领先。

近年来，国内钙钛矿企业加速布局钙钛矿产能建设，参与者多为未上市公司，上市公司中，也有协鑫科技、 奥联电子 、 杭萧钢构 等旗下公司（分别为协鑫光电、奥联光能、合特光电）进行积极布局。

2021年9月， 协鑫光电 建成全球首条100MW钙钛矿量产线，组件尺寸1m×2m，系统造价低于3.0元/W，合成温度低于100°C，能耗低。当前该产线处于工艺开发和设备改造阶段，下线组件效率已实现稳步提升，预计2023年底实现18%以上的转化效率，2024年下半年GW级别产线落地。

纤纳光电 多次蝉联钙钛矿小组件世界效率纪录榜首，其全球首款钙钛矿商用组件α于2022年7月正式交付，该组件具有功率高、稳定性好、温度系数低、热斑效应小等系列特性。此次发货数量为5000片，用于浙江省内工商业分布式钙钛矿电站，标志着纤纳自主研发的钙钛矿产品进入实质性商业化阶段，正式敲开了钙钛矿光伏的应用大门。

经德国电气工程师协会（ VDE ）权威认证，纤纳光电α组件已顺利通过 IEC61215 、 IEC61730 稳定性全体系认证，纤纳光电成为全球首个、且目前唯一完整通过这两项稳定性全体系测试的钙钛矿机构。

极电光能 150MW钙钛矿光伏生产线于2022年12月正式投产运行，是目前全球已投产且产能最大的钙钛矿光伏生产线，同时具备BIPV产品和标准组件的生产能力，达产后年产值可达3亿元。

万度光能2021年6月投资60亿元建设可印刷介观钙钛矿太阳能电池生产基地项目，项目一期建设一条200MW级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线，成功后扩充至10GW产能。

东吴证券 在研报中表示： 按照各家厂商发布的量产规划，2023年合计钙钛矿组件产能1.25GW，2025年7.4GW，预计组件市场空间约37.5亿元，2030年钙钛矿组件产能预计142GW，对应市场空间约950亿元，2022-2030CAGR达128%。