发展钙钛矿及钙钛矿叠层电池技术位列国家战略性目标
目前，光伏行业正处在TOPCon晶硅电池扩产高峰期，逐步向钙钛矿、晶硅叠层钙钛矿拓展阶段。钙钛矿电池以其高效率、低成本、制备工艺简单等特点，被认为是极具潜力的高效率低成本光伏技术之一，在未来的光伏发电技术中将占据重要的地位。钙钛矿电池与晶硅电池的叠加将进一步提高电池片转换效率，近年来也逐渐成为了世界光伏研究领域的重要热点方向。2023 年以来行业内众多电池片厂家及行业外新进入者在新技术路线上纷纷布局，带动了 TOPCon、HJT、IBC、HBC 等高效技术路线加速产业化，推动了钙钛矿及钙钛矿叠层技术加速研发。
1、钙钛矿电池发展情况
钙钛矿太阳能电池，即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。钙钛矿泛指具有和钛酸钙（CaTiO3）相同或类似晶体结构的离子晶体，结构式为 AMX3。常用的钙钛矿电池材料中，采用+1 价有机或无机阳离子占据 A 位，例如金属铯离子（Cs+）有机甲胺离子（CH3NH2 +，简记为 MA+）和有机甲脒离子（CH(NH2)2+，简记为 FA+），M 位金属为铅离子（Pb2+）或（Sn2+），X 位为卤素离子碘离子（I-），溴离子（Br-），氯离子（Cl-）。钙钛矿太阳能电池的组件生产流程包括：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）、背电极制备、组件封装，制备过程较晶硅类太阳能电池制备大幅简化。
钙钛矿电池具备高转换效率、低成本优势。转换效率方面，2009 年，日本科学家Miyasaka 最早应用钙钛矿材料制备染料敏化单结太阳能电池，但当时转换效率仅为3.8%。经过多年发展，以两端钙钛矿/硅叠层电池为例，2020 年 12 月，英国牛津的 OxfordPV 公司将硅/钙钛矿叠层太阳能电池转换效率刷新至 29.52%；2022 年，亥姆霍兹中心（HZB）科学家制备的钙钛矿/Si 叠层太阳能电池转换效率进一步提升至 32.5%。2022年，国内南京大学纯钙钛矿叠层电池转化效率达到 28%。成本方面，钙钛矿材料成本低廉，且对材料纯度要求也更低。此外，钙钛矿电池制备流程更简单，所需设备更少，能耗也相对晶硅太阳能电池更低。
虽然钙钛矿电池产业化过程中仍存在稳定性、大面积制备等问题。但在国家产业政策支持下，钙钛矿电池已处于实验室阶段向产业化发展时期，产业化进程呈现加速趋势。多家钙钛矿电池企业获得资本市场融资，部分领先企业百 MW 级量产中试线已经投产，多家企业百 MW 级产线将于今年投产，已有企业对 GW 级产线进行布局，预计 2024年将有 GW 级产线落地。
2、光伏行业呈现向高效化转变的趋势，钙钛矿电池技术转换效率创新高
随着上网电价的持续下降，太阳能电池的转换效率持续提升，成本持续下降，太阳能电池行业的集中度也不断提升，行业由同质化竞争向注重高效化转变，太阳能电池设备行业向高效化、高产能化和智能化转变。在去补贴和支持平价上网的政策驱动下，在国家对领跑者、分布式电站加大支持力度的政策背景下，PERC、TOPCon、HJT、IBC、钙钛矿及钙钛矿叠层等一批高效电池工艺技术涌现，同时行业内产业化进程加快，电池平均转换效率亦不断提升。随着高效电池工艺技术路线逐步打开市场空间，技术不断进步对高效及超高效电池生产设备需求持续增加。
晶硅太阳能电池的效率极限是29.4%，随着TOPCon、HJT、IBC等技术逐步成熟，当前晶硅太阳能电池实验室最高效率已经达到了26.7%，逐渐接近其理论效率天花板。钙钛矿及钙钛矿叠层电池技术实验转换效率已经超越硅基太阳能技术，2022年12月德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）科学家最新研发的钙钛矿/硅串联太阳能电池光电效率达到32.5%，创下全新世界纪录；2022年12月全钙钛矿叠层电池效率已经达到29.0%。钙钛矿叠层电池的理论极限效率有望达到43%以上，随着钙钛矿电池稳定性持续改善，未来钙钛矿叠层电池的量产效率预计也将超过晶硅太阳能电池。目前，部分钙钛矿领先企业已建成百MW级别量产线，并布局GW级别产能建设，钙钛矿及钙钛矿叠层电池产业化进程进一步加快。
3、发展钙钛矿及钙钛矿叠层电池技术位列国家战略性目标
《“十四五”能源领域科技创新规划》，提出“积极发展新型光伏系统及关键部件技术、高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术”。规划中的重点任务之一是高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术：研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备，开发高可靠性组件级联与封装技术，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。
《“十四五”可再生能源发展规划》，提出“掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术”及“开展新型高效晶硅电池、钙钛矿电池等先进高效电池技术应用示范，以规模化市场推动前沿技术发展，持续推进光伏发电技术进步、产业升级”。
国家层面对清洁能源的高度重视也将成为光伏产业持续高速发展的助推动力，发展钙钛矿及钙钛矿叠层电池技术已经成为国家战略性目标。
2023 年 1 月，工业和信息化部等六部门发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，将“发展先进高效的光伏产品及技术”列为重点之一，提出“支持高效低成本晶硅电池生产，推动 N 型高效电池、柔性薄膜电池、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”。
综上，大力发展和加快钙钛矿及钙钛矿叠层电池技术研发及产业化，已经成为国家战略性目标规划，符合国家的政策指导方向。
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