厉害了！钙钛矿电池

协鑫集团自主研发的2048cm2钙钛矿/晶硅叠层光伏组件稳态光电转换效率达到29.51%，再次打破全球大尺寸钙钛矿组件效率纪录；天合光能面积为1185cm2实验室钙钛矿叠层组件效率达到30.6%，成为全球首个实现叠层组件效率突破30%大关的光伏企业……

近期，我国企业在钙钛矿电池领域不断取得新突破。“钙钛矿电池的量产突破，将成为光伏技术奇点来临的标志性事件。”业内专家指出，随着多家企业新建中试产线、多条GW级产线陆续投产，钙钛矿技术商业化已渐行渐近。

有望重树行业技术壁垒

提升电池转换效率和降低度电成本是光伏产业永恒的主题。随着晶硅电池光电转换效率逼近极限，具备高效率、低成本、易制备等特点的钙钛矿技术成为行业新宠。

记者了解到，钙钛矿电池是以钙钛矿型（ABX3型）晶体作为吸光层材料的薄膜太阳能电池，其核心结构类似“三明治”，依次由电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层组成。从技术路线来看，钙钛矿电池主要分为单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。

“钙钛矿电池被视为下一代光伏技术。相较于传统晶硅电池，钙钛矿电池具有柔性、质轻等特性，即使在阴天等弱光条件下，也能保持较为稳定的光电转换效率，应用场景更为广泛。”京东方科技集团副总裁、首席品牌官司达告诉

《中国电子报》记者，未来，钙钛矿电池将更深地融入人们的日常生活，应用于新能源汽车、光伏玻璃建筑一体化以及各类消费电子产品，如柔性可穿戴电子设备、手机等。

昆山协鑫光电材料有限公司董事长范斌指着一块褐色半透明的钙钛矿叠层电池向记者介绍道：“钙钛矿与晶硅电池叠层后，可以有效吸收不同波长的光，钙钛矿层能更好吸收可见光，晶硅层则可重点利用红外光，这弥补了钙钛矿对红外光吸收不足的短板，最终实现‘1+1>2’的效果。”

随着钙钛矿电池效率的不断突破，业界专家认为，该技术有望重塑光伏行业技术壁垒，成为产业穿越周期的关键驱动力之一。

“钙钛矿电池的量产突破，将成为光伏技术奇点来临的标志性事件，带动光伏行业直接跃入低价与低碳共振的新质生产力时代。”协鑫集团董事长朱共山指出，钙钛矿与晶硅叠层较传统组件理论效率高50％，成本低20％，碳足迹下降超50％。综合考虑发电量、成本和绿色溢价等因素，保守估算，1GW钙钛矿与晶硅叠层组件全周期增收至少可达20亿元。 

持类似观点的，还有天合光能董事长兼CEO高纪凡。他直言：“现在大量的企业还在争是TOPCon好、BC好，还是HJT好，我认为这没有任何意义。这三种N型技术处于伯仲之间，在不同的场景各有优势。未来，随着钙钛矿叠层电池的来临，光伏技术才将真正迈入新的历史发展阶段。”高纪凡透露，今年，天合光能计划新建钙钛矿中试生产线，其组件效率将较原有晶体硅组件提升超4个百分点。

“钙钛矿技术有望重塑行业技术壁垒，推动光伏产业回归健康发展轨道。”范斌指出，光伏行业以“效率为王”。目前，TOPCon、BC、异质结等技术路线之间的效率差距不足1个百分点，而钙钛矿技术能够把光电转换理论效率由现在的29%提升至45%。当前，钙钛矿电池实验室效率已逼近35%，远超晶硅电池效率。

效率通向30%

基于钙钛矿太阳能电池的诸多优点，光伏企业纷纷加大了投入。在前不久举办的SNEC PV&ES国际光伏&储能展览会上，记者注意到，今年钙钛矿及钙钛矿叠层展品相较去年明显增多，钙钛矿叠加TOPCon、BC或HJT技术的相关产品“百花齐放”，其中，多款产品在不同尺寸规格下，接连刷新世界纪录。

此外，钙钛矿领域已形成多元化竞争格局。除协鑫光电、极电光能、纤纳光电、仁烁光能等专注于该技术的企业外，天合光能、晶科能源、隆基绿能等传统晶硅巨头也已布局研发或中试线。同时，京东方等跨界企业也在积极布局该赛道。

在展会现场，协鑫光电展示了1米×2米大尺寸钙钛矿叠层组件，转换效率达到26.36%。该组件可适配TOPCon、BC等多种晶硅电池，满足不同场景需求。

范斌透露，预计今年年底建成1GWh全尺寸（1.2米×2.4米）钙钛矿叠层产线，2026年实现100MWh销售目标。

另一家钙钛矿企业仁烁光能则展出了全钙钛矿叠层组件，即钙钛矿与钙钛矿叠层组件。“全钙钛矿叠层组件是该技术的‘终极路线’。”仁烁光能联合创始人、常务副总裁陈保印表示，全钙钛矿叠层组件量产后，将与两端钙钛矿晶硅叠层组件的光电转换效率接近。但全钙钛矿叠层组件成本将更低，因此更具有市场竞争力。

展会上，京东方、天合光能、晶科能源、华晟新能源等也展示了钙钛矿组件产品。

京东方展示了钙钛矿电池在交通、建筑及移动终端的创新应用。其首发车载光伏（CIPV）调光玻璃天幕应用柔性钙钛矿技术，可通过太阳能自主驱动车顶动态变色；此外，首次将钙钛矿电池集成于手机背板，支持最高2W太阳能充电。

天合光能宣布面积为1185cm2实验室叠层组件功率达到841W，效率达到30.6%；晶科能源基于N型TOPCon的钙钛矿叠层电池技术转化效率达34.22%；华晟新能源的异质结—钙钛矿叠层组件新品G12功率达到800W，理论最高电池效率可达43%……

“与晶硅电池不是竞争关系”

尽管“钙钛矿是未来”已成为行业共识，但其产业化落地仍面临诸多挑战。

业内专家指出，从产业化角度来看，钙钛矿电池有两个显著缺点，一是稳定性较差，二是在大面积应用时效率损失问题。“高效率与高稳定性往往难以兼顾，如何制备兼具高效率和高稳定性的大面积钙钛矿组件，即‘稳效协同’的量产组件，成为钙钛矿产业化的关键问题。”该专家称。

产品良率问题构成了钙钛矿产业化进程的另一大挑战。据了解，钙钛矿材料本身的结晶时间短，生产中的工艺窗口时间只有几秒，造成了生产上的困难。除此以外，在制备钙钛矿电池的过程中，一个坏点、一粒灰尘都有可能影响整个电池面板的效率，影响了其大面积应用时的效率。因此，如何让钙钛矿的薄膜更加致密平整，以及如何保证环境清洁、避免灰尘等因素干扰，成为眼下亟须解决的问题。

范斌认为，钙钛矿产业化最大的挑战是缺乏成熟可循的经验。他进一步解释说，传统晶硅技术多是在国外引进的基础上再创新，而钙钛矿在实验室里被用于太阳能电池是2009年，该技术仅用了15年，便走出实验室走上产线，并进入商业化初期，这完全是从无到有。“因此，该技术大规模铺开、应用，还需要过一关，就是大家相信它可以用。”范斌说道，这需要建足够多的示范电站，运行足够长的时间，让更多人看到并产生信任。

范斌强调，钙钛矿与晶硅之间不是竞争关系，而是赋能。

业界人士普遍预计，在钙钛矿叠层电池实现量产前，未来2~3年N型TOPCon技术仍将保持市场主流地位。

晶科首席技术官金浩表示：“TOPCon电池及其升级技术仍具有广阔的提效空间，未来3年效率有望达到28%以上，逼近单结晶硅电池效率极限。随着工艺的持续优化和规模效应的逐步释放，TOPCon技术的经济性将日益凸显。预计在未来将主导光伏技术演进，并为钙钛矿叠层等下一代技术奠定基础。”

在极电光能联合创始人、总裁于振瑞看来，未来光伏市场将是多种技术并存的局面。“在大型地面光伏电站和工业屋顶分布式光伏电站上，发电成本是首要考虑的因素，钙钛矿光伏组件由于具有成本优势而竞争力强；在一些土地资源稀缺、单位面积内需要安装更多光伏装机的情况下，例如户用屋顶光伏电站，晶硅与钙钛矿的叠层电池由于具备高效率的优势而竞争力强；此外，钙钛矿外观漂亮，能与建材更好地集成，在光伏建筑一体化（BIPV）市场上具备突出的竞争优势。”于振瑞称。