钙钛矿电池是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。

当前，钙钛矿电池主要有单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。如果一个钙钛矿电池只有钙钛矿本身的“三明治”结构，那么就是单结钙钛矿电池。

所谓叠层钙钛矿电池，是指钙钛矿层可以堆叠在彼此之上，也可以堆叠在传统晶硅太阳能电池之上，形成能够吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。按照不同材料的堆叠，叠层钙钛矿电池的技术路线有晶硅/钙钛矿叠层电池、全钙钛矿叠层电池、薄膜电池（如铜铟镓硒）/钙钛矿叠层电池等。

钙钛矿最早是1839年德国科学家GustavRose发现，2006年钙钛矿首次应用于光伏电池，2009年日本科学家Miyasaka率先将钙钛矿材料用于染料敏化太阳能电池作为吸光材料，获得了3.8%的光电转化效率。

2021年10月，韩国蔚山国家科技研究所的单结钙钛矿电池光电转换效率25.8%，2022年8月中国中科院半导体研究所的光电转换效率25.6%。

2020年10月，美国能源部可再生能源实验室的全钙钛矿叠层电池光电转换效率23.1%，中国南京大学谭海仁课题组的光电转换效率突破28.0%。2020年12月，英国牛津光伏的钙钛矿/晶硅叠层电池光电转换效率29.5%；2021年11月德国亥姆霍兹中心将光电转换效率进一步提高29.8%，2022年7月瑞士洛桑联邦理工学院突破31.3%。

2023年11月3日，据美国国家可再生能源实验室（NREL）最新认证报告显示，由中国光伏企业——隆基绿能科技股份有限公司自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率达到33.9%，这是目前全球晶硅-钙钛矿叠层电池效率的最高纪录。

钙钛矿电池的降本增效优势明显，产业化潜力十足。钙钛矿电池相对于晶硅电池效率上限更高，单结钙钛矿电池效率上限超30%，双结叠层效率上限更有望接近45%，而晶硅电池效率难以突破30%。此外，钙钛矿电池相对于晶硅电池成本更低，可实现全口径平价上网，而晶硅电池成本较高。同时，钙钛矿电池相对晶硅电池具备高弱光效应，钙钛矿材料在阴雨天气和日出日落等弱光环境均能工作。

发展现状

目前，国内新兴钙钛矿电池企业纷纷涌现，钙钛矿电池产业化进程持续推进。钙钛矿技术目前尚处于产业化早期，电池结构、材料体系、制备工艺、生产设备仍在持续迭代中，钙钛矿电池厂商积极验证技术方向，加速推进钙钛矿电池量产进程。

据统计，2023年我国钙钛矿电池新增产能约为0.5GW，主要来源仁烁光能150MW钙钛矿光伏组件项目的顺利竣工投产、万度光能200MW级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线落地等项目投产。

目前，钙钛矿电池已经步入商业化的关键节点。数据统计，2023年中国钙钛矿池渗透率约为0.2%。随着钙钛矿电池技术的不断提升，未来我国钙钛矿电池渗透率有望随之增长。

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%，在理论极限下，晶硅太阳能电池、PERC单晶硅电池、HJT电池、TOPcon电池的极限转换效率分别为29.40%、24.50%、27.50%、28.70%。

而单结钙钛矿电池理论最高转换效率达31%，多结钙钛矿电池理论最高转换效率达45%，远高于晶硅电池的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。

竞争格局

目前，全球钙钛矿电池的研发和产业化进程正在加速。以美国、中国、欧洲为主导的研究团队和公司，正通过材料创新、工艺优化、系统集成等方式，不断刷新钙钛矿电池的性能记录。

当前，国内钙钛矿电池厂商可分为上市企业和非上市企业两大竞争派系。上市企业包括宁德时代、隆基绿能、天合光能、晶澳科技、杭萧钢构、宝馨科技等电池行业龙头企业，多具有晶硅电池背景，正向钙钛矿/晶硅叠层电池方向努力；非上市企业包括协鑫光电、纤纳光电、大正微纳、极电光能、万度光能、无锡光电、仁烁光能、无限光电、脉络能源等，以单结钙钛矿电池为主要产业化方向。

当前，钙钛矿电池正处于实验室到产业化的发展阶段，钙钛矿电池行业上市公司基本处于实验室研发和中试线建设阶段。

从产品路线来看，钙钛矿电池可分为单结电池和叠层电池，大部分上市公司走叠层发展路线，隆基绿能、天合光能、杭萧钢构大力研发钙钛矿/晶硅叠层太阳电池，晶科能源布局Topcon/钙钛矿叠层太阳能电池，宝馨科技则专注于钙钛矿/异质结叠层电池技术研发及产业转化。

发展趋势

钙钛矿材料本身的廉价易得性以及对缺陷的高容忍度，使得钙钛矿电池在成本控制方面具备了显著的优势，进一步提升了其市场竞争力。未来，随着钙钛矿电池生产效率的不断提高，钙钛矿组件成本有望进一步降低。

随着纤纳光电、协鑫光能等企业产线的顺利投产，2023年全球钙钛矿电池产能约为2.11GW，2030年钙钛矿电池产能约为158GW，对应市场规模分别为3.6亿元和950亿元。未来，钙钛矿电池市场规模有望呈现持续增长趋势。未来，柔性钙钛矿电池凭借其独特的优势，有望成为光伏建筑一体化（如窗户、建筑物侧面）、柔性场景（如柔性显示器、可穿戴衣服、帐篷、移动电源等便携式设备）等差异化应用场景的主流产品。

文章来源：福建省新能源科技产业促进会

会议通知：第七届全球钙钛矿与叠层电池（长三角）产业化论坛暨中国国际科技促进会钙钛矿产业分会2024年度会员大会即将举办，欢迎钙钛矿产业相关单位相聚扬州，我们期待与您分享行业智慧，探讨合作机会，共同推动中国钙钛矿产业繁荣发展！

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