环球即时：一文读懂钙钛矿光伏

东方富海博士后创新实践基地秉承研究发现价值、研究*投资的理念，对投资实务进行前瞻性研究。我们特别设立了“富海洞察”专栏，用于发布基地系列研究报告，供交流探讨。本文是钙钛矿光伏产业化进展的相关研究，为基地出品的第五篇报告。

在“3060”双碳政策的大背景下，未来光伏在一次能源消费的占比将从不到1%提升到25%以上，光伏市场前景可期。钙钛矿光伏作为一种新兴的光伏技术，不仅在实验室效率上可以比肩晶硅光伏的效率，而且在成本和工艺上更具显著优势。此外，钙钛矿光伏弱光性能优异、光电特性可调，是晶硅光伏不具备的特点，这使钙钛矿光伏在应用场景上更有想象力，未来有望使光伏应用走进千家万户，为日用电器提供能源。近年来，多家初创公司已开始建立百兆瓦级别的钙钛矿光伏产线，协鑫、隆基及宁德时代等巨头也纷纷布局，仅2021年就有17家企业参与钙钛矿产业的投融资，金额超85亿元。本文系统介绍钙钛矿光伏的发展背景、现状，及其产业化过程中遇到的问题、进展，为相关投资提供参考。

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【资料图】

光伏发展背景

过去20年间，全球主要10个国家可再生能源在一次能源消费结构中的占比平均值从0.67%攀升至5.7%，但是这还远远不够，未来实现“3060”的双碳目标需要加速能源转型，使2060年可再生能源的占比将达50%以上。太阳能和风能是发展最迅猛的可再生能源，其中太阳能到2060年在一次能源的消费占比有望达到25%以上。太阳每年辐射到地球表面的能量高达3.85*106EJ（1EJ=1*1018J），倘若陆地上（其面积占地表面积的29.2%）铺满转换效率为15%的太阳能电池（也称光伏电池），将有约1.68*105EJ的光能可以转换成电能，远超过2020年全球消耗的556EJ的一次能源体量；然而，当下每年只有4EJ的光能被光伏电池转换成电能，占比不到一次能源的1%。未来需要大力发展和利用太阳能，光伏电池作为一种将太阳能转化为电能的工具，将在全球能源转型中扮演重要角色。

▲图｜一次能源结构

▲图｜全球主要10国一次能源结构（2020年）

数据来源：BP，世界资源研究所

光伏技术的发展已经有一百多年的历史。光伏的理论研究起源于1839年，法国物理学家Edmund Bequerel*在电解液中的镀银铂电极上发现光生伏特（即光伏）效应。虽然光伏效应的发现及其相关的理论研究较早，但是早期的光伏器件效率低（1%左右），并没有展示良好的应用前景。直到1950年代，新型固态电子产品的需求推动了高质量硅片的发展，进而催生了硅基光伏行业。1954年贝尔实验室的Chapin、Fuller和Pearson报道了*个硅基太阳能电池，同年研究者们在GaAs材料上也*发现了光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜制成了*块薄膜太阳能电池。1958年*进行了硅太阳能电池在人造卫星上的应用研究，开启了使用太阳能发电的新阶段。随后在1960年，太阳能电池开始进入工业应用，*实现了并网发电。

20世纪70年代的*次石油危机促使发达国家增加了对包括太阳能在内的可再生能源的政策支持和资金投入，光伏行业逐步走向公众视野，硅基太阳能电池也被称为*代光伏技术。到了80年代，非晶硅薄膜光伏电池的兴起带动薄膜电池市场份额快速提升，薄膜电池的市场份额*曾达到30%以上。以非晶硅、CdTe、Cu(In,Ga)Se2(CIGS)和GaAs为代表的薄膜光伏被称为*代光伏技术。然而，随着光伏行业的快速放量、晶硅电池的效率持续提升以及成本逐步下降，薄膜电池虽然总量持续增长但占比逐步下降。当下晶硅占据95%的市场份额，其中单晶硅的市占率为75%，呈不断上升态势；多晶硅占20%，份额持续下降；薄膜光伏占据了剩余5%的市场份额。

高效率、低成本和长寿命是光伏技术孜孜不倦追求的目标，一些新型的光伏技术也在实验室中崭露头角，如染料敏化太阳能电池（DSSCs）、有机光伏（OPV）、量子点太阳能电池（QDSCs）和钙钛矿太阳能电池（PSCs）等，被称为第三代光伏技术。这些新兴技术尚未大批量进入市场，但其具有低成本、低能耗、质轻和制造灵活等优点而受到学术界和工业界的广泛关注。且由于其弱光下光电转换效率高、透明度可调和可卷绕等特性，可以应用在硅基光伏不能胜任的一些场景，如弱光电源、建筑幕墙等。在第三代光伏技术中，钙钛矿太阳能电池的诞生让其它新兴光伏技术黯然失色，其实验室中的光电转换效率几年内攀升到25.7%，双结的钙钛矿电池效率高达28%，比硅基太阳能电池的实验室效率26.7%更高，成为最年轻且效率*的光伏技术！

▲图｜太阳能电池分类

虽然钙钛矿光伏近十年的发展突飞猛进，但钙钛矿材料的历史渊源较为久远。钙钛矿材料起源于矿物质钙钛氧化物（CaTiO3），它是由德国矿物学家Gustav Rose在1839年发现的，后来被俄罗斯矿物学家Lev A. Perovski表征，钙钛矿（英文Perovskite）由此得名。早期发现的钙钛矿氧化物材料只具有优异的铁电、磁性和超导特性，并不具备优异的光电特性；直到1978年，Weber开发出了一种有机金属卤化物，这种有机金属卤化物具有与CaTiO3一样的晶体结构，因此也被称为钙钛矿材料。得益于Gratzel等人在1991年发明的染料敏化太阳能电池的结构，日本科学家Miyasaka等人在2006年*将有机金属卤化物钙钛矿作为光敏剂应用在光伏电池中。然而，早期的钙钛矿光伏电池并没有引起很多的关注，一方面效率仅为2.2%，另一方面这些器件寿命很短，其中的极性电解质溶液使电池性能迅速衰减。直到2012年，钙钛矿光伏电池中引入固体电解质Spiro-MeOTAD作为空穴传输材料，电池寿命显著延长，且效率提高到9.7%，研究者们开始将注意力聚焦在钙钛矿光伏上。此后，Henry Snaith等人开发了更为简单且高效（效率10.9%）的平面电池结构，摆脱了对染料敏化电池结构的依赖，使钙钛矿光伏电池自成一派体系。

早在2010年，Henry Snaith创立了全球*家钙钛矿光伏电池公司Oxford PV，开启了钙钛矿光伏商业化的进程；同年范斌等人也成立了中国*家从事钙钛矿光伏电池的公司厦门惟华光能，而彼时钙钛矿光伏技术和市场还未成熟，惟华光能在2016年被光伏巨头协鑫集团所收购。在随后的几年里，研究者们通过调节钙钛矿材料组分、设计新器件结构和开发新工艺，实现了单结25.7%，双结28%的光电转换效率 [1]；与此同时，纤纳光电、万度光能等初创公司也纷纷成立，产业巨头隆基、天合光能和宁德时代等也开始布局钙钛矿光伏，共同助力钙钛矿光伏的商业化。

▲图｜钙钛矿光伏VS晶硅光伏：发展历程与效率

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钙钛矿光伏优势

光伏行业发展这么多年，除了晶硅外，还没有哪项技术如钙钛矿光伏一样同时吸引学术界和工业界众多的关注，这主要得益于钙钛矿光伏在成本、生产工艺以及性能上的诸多优势。

2.1成本优势

材料用量少。钙钛矿光伏电池由于光吸收能力强，材料的用量非常低，钙钛矿组件中钙钛矿层厚度大概是0.4um，而晶硅组件中的硅片厚度通常为180um，差了40-50倍。2021年全球大概有50万吨硅料的产量，倘若把这50万吨硅料完全替换成钙钛矿，大概1000吨就可以满足需求 [2]，降本空间十分可观。

组件价格低廉。钙钛矿光伏电池采用溶液法工艺，其前驱液的配制不涉及任何复杂工艺，对纯度要求不高。晶硅材料纯度必须达到99.9999%（6个9）以上才能用于制造太阳能电池，而钙钛矿只需98%（1个9）左右就可以用于制造效率达20%以上的太阳能电池。当下晶硅组件的制造成本在1元/W以上，而钙钛矿组件成本只有一半，约为0.5~0.6元/W，其中钙钛矿材料成本占比仅为5%，玻璃、靶材等占到另外的60%以上，钙钛矿组件未来仍有较大的降本空间。

投资成本低。以1GW产能投资来对比，晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来，需要10亿元的投资，而同等规模下，钙钛矿的投资约为5亿元左右，是晶硅的一半。

▲图｜钙钛矿光伏VS晶硅光伏：投资额与成本结构

2.2工艺优势

工艺简单，产业链缩短。对于晶硅来说，硅料、硅片、电池、组件需要4个以上不同工厂生产加工，一片组件的制造时间需要3天左右；而对于钙钛矿只需要1个工厂，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。

低温制备，能耗低。晶硅在拉单晶的过程中需要900℃以上的温度将硅料融化，而钙钛矿各功能层的加工温度不超过180℃，且大多数环节也无需真空条件。从能耗角度，单晶组件制造的能耗大约是1.52KWh/W，而钙钛矿组件能耗为0.12KWh/W，单瓦能耗只有晶硅的1/10，能量回报周期短。

▲图｜钙钛矿光伏VS晶硅光伏：产业链与工艺

2.3性能优势

光电转化效率高。钙钛矿材料具有较高的光吸收系数和较长的载流子扩散距离。在可见光波长（380~800nm）范围内，钙钛矿的光吸收系数比硅高1-2个数量级，因此钙钛矿薄膜只需要几百纳米就有较强的吸光能力；钙钛矿材料吸收的光子转换成电子后，由于其载流子具有较长的扩散距离（几个微米，远大于钙钛矿薄膜厚度），很容易被电极收集、损耗较小，因此能产生较高的光生电压和电流，综合表现出较高的光电转换效率。

弱光性能好。钙钛矿光伏电池弱光下具有优异的光电转化效率，未来有机会将室内照明的弱光和阴天时室外弱的太阳光利用起来发电，这也是钙钛矿光伏区别于传统硅基光伏的一大优势。理论研究表明，弱光下光伏电池的发电效率跟能带间隙有关，在接近2eV带隙时，光伏电池在弱光下的效率高达52% [3]。由于钙钛矿材料带隙可调、光吸收系数高、对杂质不敏感，对应的光伏电池对缺陷态的包容度较高，其在弱光下仍具有优异的光电装换效率。而晶硅的带隙约1.1eV，偏离2eV较多，弱光下发电效率很低。相关的研究表明，钙钛矿光伏电池在200 Lux的弱光下仍可输出25%以上的光电转换效率。夏季明朗的室内光照强度为100～550 Lux，而100 W的白炽灯光照强度约1200 Lux，荧光灯的发光效率是白炽灯的3～4倍，这就意味着钙钛矿光伏未来有望在室内弱光条件下为一些低能耗电器提供可靠稳定的电力来源。

光伏特性可调。钙钛矿材料可以通过调节组分，使其能带间隙在1.4~2.3eV之间连续可调，因此可以衍生出区别于硅基光伏的应用，如（1）调整带隙至2eV左右，使其适用于弱光下高效发电；（2）用于建筑玻璃上，将钙钛矿薄膜做成不同颜色或者半透明的状态 [4, 5]，做在质轻的柔性基底上实现建筑光伏一体化，即BIPV或者BAPV；（3）制成叠层电池，设计不同带隙的钙钛矿层，并彼此或是与其他光伏材料叠加，从而使不同波长的光能转化成电能，这也是有望推动钙钛矿电池突破肖克利-奎瑟极限的主要方式之一。而相比较之下，晶硅光伏电池只有单一的带隙，性能的优化空间与应用场景均十分有限。

▲图｜钙钛矿材料与器件性能

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应用及市场

钙钛矿作为光伏行业的新兴技术，在规模、成本还有产业链发展等方面都不占优势，当下无法与晶硅光伏的市场直面竞争，因此早期开发差异化产品更为关键。钙钛矿薄膜透明度可调、颜色可调、质轻和弱光性能优异的特性，是晶硅不具备的，因此在建筑幕墙和室内弱光电源上是较好的应用场景。相关测算表明到2025年，BIPV的安装量在10GW左右，按照碲化镉薄膜电池4.2元/W的现价来算，对应的市场空间约42亿元，而室内弱光光伏的市场空间也在几十亿元左右。钙钛矿光伏低廉的成本以及优异的弱光性能，未来有机会使光伏走进千家万户，给室内电器提供能源。

另一方面的市场机会在于光伏发电站。早期的钙钛矿光伏可以利用带隙可调的优势，与晶硅光伏合作做成叠层光伏组件，进一步提升整个组件系统的光电转换效率，如Oxford PV制造的硅/钙钛矿光伏电池的效率高达29. 8%。长期来看，随着钙钛矿光伏技术走向成熟、规模化，产业链不断完善，钙钛矿光伏作为单结电池有可能会直面晶硅光伏的竞争。尽管钙钛矿电池仍然面临寿命和大尺寸效率的问题，但巨大的降本潜力对于传统的晶硅电池*优势。未来10年，光伏平均每年的新增装机规模有望提升到130GW，按照单瓦1元的光伏组件价格测算，有高达1300亿的市场空间。

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原理与结构

4.1钙钛矿材料

有机无机复合金属卤化物钙钛矿材料是指化学式满足ABX3这类钙钛矿型结构的具有光电特性材料，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是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）。如图所示，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，而A位阳离子位于中心。晶格中的离子半径决定了钙钛矿材料的结构，而结构会影响钙钛矿材料的电子性质和稳定性，从而决定了钙钛矿光伏电池的性能和寿命。因此，研究者们通常调控钙钛矿材料A、B和X位离子的配比来优化光伏电池的性能和稳定性。例如，一方面，钙钛矿的带隙可以通过用Sn代替Pb或改变Br与I的比例来调整，另一方面，结构中的有机阳离子（例如MA+，FA+）变为无机阳离子（例如Cs+）时钙钛矿材料的热稳定性也能进一步提高。

▲图｜钙钛矿材料与器件结构

4.2器件结构及工作原理

光伏器件通常是基于P-N结或P-I-N（或N-I-P）结型的结构，其中P、N和I分别代表P型半导体、N型半导体和本征半导体。P型半导体常被用作空穴传输材料，在钙钛矿器件中常用的P型材料包括有机材料Spiro-MeOTAD、PTAA和无机材料NiO等；N型半导体常被用作电子传输材料，常见的N型材料包括有机材料PCBM、C60和无机材料SnO2、TiO2等。钙钛矿光伏电池是典型的P-I-N型三明治结构，如图所示 [6, 7]，在N型半导体和P型半导体之间的本征半导体区域形成了P-I-N结，钙钛矿在器件结构中被视作本征半导体。对于叠层电池，就是将钙钛矿电池和晶硅电池或者将宽带隙钙钛矿电池和窄带隙钙钛矿电池堆叠起来，利用两个子电池各自对不同光波长的吸收能力差异，提高光电转换效率。目前实验室的单结钙钛矿电池的认证效率为25.7%，而宽带隙/窄带隙钙钛矿叠层和硅/钙钛矿叠层的实验室认证效率分别高达28%和29.8%。

太阳能电池将光能转化为电能，其原理可以简化为“光子进，电子出”。当光子能量高于半导体的能带间隙时，半导体材料吸收光子并产生电子-空穴对，电子-空穴对被P-I-N结的内建电场分离成自由移动的载流子（电子和空穴）。电子和空穴在电场的作用下分别被电子传输层和空穴传输层抽取并定向传输，电子向阴极移动，空穴向阳极移动，最终被两端的电极收集并输送到外部电路。整个光能到电能的转换过程可以分为以下四个步骤：（1）半导体吸收光子产生电子-空穴对；(2) 电子-空穴对在内建电场的作用下分离；(3) 电子和空穴分别在电子传输层和空穴传输层定向传输和 (4) 两端电极分别收集电子和空穴。因此，器件中各层材料的选择以及对层与层之间界面的处理会影响整个器件的性能和稳定性。

4.3制备工艺

有机金属卤化物钙钛矿展现了丰富的材料种类，其薄膜制备工艺也较为多样化。起初学术研究上以旋涂法为主，绝大部分器件的有效面积小于1cm2，远小于太阳能电池商业化所需的尺寸。对于大尺寸钙钛矿薄膜的制备，旋涂法不仅使薄膜的均匀性显著降低，也浪费了大量的原料。因此，近年来研究者们致力于开发制备大尺寸钙钛矿薄膜的工艺[8]，大体上可以分为两类：（1）溶液法，如刮刀涂布法、喷涂法和狭缝涂布法等；（2）固相反应法，如热蒸法和化学气相沉积等。其中刮刀涂布和狭缝涂布法是目前产业化应用较多的工艺，而热蒸法是硅/钙钛矿叠层电池比较主流的工艺。这里主要介绍制备单结钙钛矿电池常用的刮刀涂布法和狭缝涂布法。

▲图｜钙钛矿薄膜常用溶液法工艺

刮刀涂布

刮刀涂布是大规模制备钙钛矿薄膜广泛使用的方法之一。前驱体溶液被刀片在光滑的基底上刮过形成平整的湿膜，然后将湿薄膜干燥形成固态薄膜。薄膜厚度通常受几个因素控制，前驱体溶液的浓度和分散度，刀片的刮涂速度，刀片和基板之间的距离以及基板的温度等。通过调整初始油墨厚度和溶剂蒸发速率，可以制备成不同厚度的薄膜，与传统的旋涂方法相比，溶液浪费大大减少。采用这种方法制备2051cm2大小的钙钛矿太阳能电池模组，效率达到15.3%。

狭缝涂布

在狭缝涂布的设备里，其核心部件是机械制造的流体模头，其中一侧连接泵以抽取前驱体溶液，另一侧是前驱体溶液的出口，以形成均匀的湿膜。与刮刀涂布相比，该方法具有更高的控制精度和更好的可重复性，但它需要更多的钙钛矿前驱体溶液，且对前驱体溶液的要求也较高。目前通过狭缝涂布的方式制备的300cm2的钙钛矿太阳能电池效率高达18%。

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产业化进程

5.1挑战及进展

虽然钙钛矿光伏电池具有众多优势，且在效率方面也取得了让人瞩目的成就，但是在通往产业化的路上依然有一些质疑的声音，主要有三方面：（1）钙钛矿光伏的实测寿命还不够长，在光、热和电的刺激下依然存在效率衰减较快的问题；（2）钙钛矿的高效率目前只体现在小尺寸的器件上，大尺寸的钙钛矿组件效率不高；（3）钙钛矿含有铅元素，对环境和人体有安全隐患。这里简要介绍关于这些问题当下的现状以及学术界和工业界取得的一些进展。

稳定性

现阶段的钙钛矿光伏组件依然存在效率衰减较快的问题，是制约其商业化的*障碍。钙钛矿材料是一种离子型化合物，空气中的水蒸气和氧都会对其结构造成影响，但该问题可以通过有效的封装来解决；另一方面，作为一种有机-无机杂化的离子晶体，钙钛矿晶体结构中的有机成分耐不住高温，目前主要通过调节材料的组分让晶体结构更为稳定，从而提升光伏组件的寿命。然而，较为致命的是，钙钛矿材料中含有的卤素碘离子尺寸较小，在光照和高温的作用下容易产生离子迁移，这会产生两方面的不利影响：（1）器件内部结构不稳定，如与金属电极发生反应，尤其是Ag和Al，虽然业界目前采用Cu作金属电极，但是离子迁移带来的器件各层界面不稳定问题还有待解决；（2）造成叠层电池的相分离问题，叠层电池的宽带隙钙钛矿材料采用较高的Br/I比例，窄带隙钙钛矿材料采用Sn-Pb混合组分，在光的刺激下，离子迁移使宽窄带隙的钙钛矿容易产生相分离，从而电池效率大幅度下降。此外，其它功能层和电极材料对于整个电池的稳定性也至关重要。虽然研究者们通过调节材料组分和器件界面来提升整个器件的稳定性，但诸多不稳定因素也给钙钛矿器件的寿命蒙上阴影。

目前业界在钙钛矿稳定性的改善方面取得了一些突破性的进展。2019年协鑫纳米在45*65cm组件上进行75℃，连续1000多小时下测试，性能没有任何衰减；2020年底，万度光能也宣称在晶硅IEC61215标准下，钙钛矿组件连续工作9000h性能维持稳定；2021年，纤纳光电宣布其光伏组件通过了基于IEC61215标准的稳定性加严测试，性能衰减小于效率初始值的5%。然而，IEC61215是针对晶硅的加速老化测试，通过这些测试在一定程度上意味着钙钛矿组件的寿命未来有望追赶晶硅的寿命，但是晶硅和钙钛矿属于完全不同的材料体系，钙钛矿光伏测试套用晶硅的测试标准是否合适还有待讨论。针对钙钛矿光伏组件的寿命测试，目前还没有相关的行业标准。

大尺寸制备

钙钛矿光伏电池虽然在实验室中获得了较高的光电转换效率，但是实验室中的有效器件尺寸太小（≤1cm2），无法满足市场应用的要求。市面上高效率的晶硅太阳能电池，如M6的硅片，尺寸为16.6cm，而钙钛矿光伏器件尺寸做大后效率下降幅度较大。制备大尺寸高效率钙钛矿光伏组件较难的原因主要有两点：一方面，把钙钛矿薄膜做得又大又均匀比较困难，尺寸放大后钙钛矿薄膜容易出现孔洞和厚度不均匀等现象；另一方面，钙钛矿光伏组件采用金属氧化物作透明电极，其方阻比金属电极的方阻大，尺寸放大后阻抗导致的器件效率衰减较为明显。据松下报道，一块6.25cm2的钙钛矿电池，效率为20.6%，但当35个电池片组合成412cm2的组件时，效率降至12.6%。

随着钙钛矿技术及大尺寸工艺的发展，大尺寸钙钛矿光伏组件的性能近年来也在稳步提升。协鑫光电于2020年开始建设首条100MW钙钛矿组件量产线，产品尺寸达1×2m2，预计2022 年下半年实现产能释放，并宣称届时光电转换效率不低于18%；此前协鑫光电已经在尺寸为1241cm2的组件上实现了15.21%的光电转换效率。2022年4月，极电光能在300cm2的钙钛矿光伏的小组件上实现了18.2%的光电转换效率，并在着手建设150MW产能的量产线。2022年5月，杭州纤纳光电宣布实现了100MW级的规模量产，并推出了全球*钙钛矿光伏组件，尺寸为1245*635*6.4mm，功率涵盖115~130W，此前公司开发的20cm2尺寸的迷你组件效率高达21.4%。除了以上三家公司在大尺寸钙钛矿光伏组件上取得了突破性的进展，海外的OxfordPV和国内的万度光能等也纷纷在建百兆瓦级别的量产线。而钙钛矿光伏目前还处于产业化前期，各家公司的组件尺寸不一，未来在产品定义上也需要形成相关的标准。

环保问题

当下性能优越的钙钛矿光伏材料都含有铅，而铅是一种有毒的重金属，较高剂量的铅对环境和人体都有危害，钙钛矿材料含有铅的问题需进一步讨论。值得注意的是，一方面，研究者们在致力于开发无铅的钙钛矿光伏器件；另一方面，钙钛矿光伏器件中的铅其实含量极低。事实上，铅作为一种耐热焊料被用于晶硅光伏组件中，RoHS标准要求铅在晶硅光伏组件中的含量不高于0.1%，而钙钛矿光伏组件中的铅含量低于0.01%。0.4um厚的钙钛矿薄膜含有约0.4克铅/m2，其含量不到硅基光伏组件中使用的铅焊料量的1/50；此外，与金属铅不同，钙钛矿中所含的铅离子(Pb2+)可以通过用酸洗以水溶液的形式回收。事实上，每公斤土壤含有约10~100mg的氧化铅，换句话说，一个1m2的钙钛矿光伏组件的铅含量相当于1cm厚的土壤中的铅含量。

5.2产业链分析

钙钛矿光伏技术尚处于商业化前夕，还没有形成完整的产业链，随着学术界和工业界的不断推进，技术会日趋成熟，产业链也会日益完善。钙钛矿光伏行业的产业链上游包括原材料和加工设备，中游是钙钛矿光伏玻璃或薄膜，下游是基于钙钛矿光伏的各类应用。目前上游的材料厂商主要给高校的科研院所供应，产量较少，较为知名的如海外的GreatCell Solar, Tokyo Chemical Industry Co.（TCI）, Ltd., Sigma-Aldrich以及西安宝莱特光电等。若钙钛矿光伏产业能发展起来，也将利好上游的FTO/ITO靶材和玻璃基板厂商，毕竟钙钛矿组件成本结构中，电极和玻璃的成本占了60%以上。设备方面主要有美国的nTach以及上海德沪提供狭缝涂布的设备。

在中游钙钛矿光伏组件环节，目前国内外有十几家公司在布局钙钛矿光伏的产业化，国内一些公司在大尺寸组件性能和稳定性等方面较为*。海外的公司主要包括英国的Oxford PV、波兰的Saule Technologies，国内的入局者主要包括纤纳光电、万度光能、极电光能，以及光伏巨头协鑫光电和隆基光伏等，最近也有一些很早期的初创公司纷纷获得了知名机构的投资。Oxford PV、纤纳光电、协鑫光电、万度光能和极电光能在产业化的道路上走得较快，已经在建百兆瓦级别产能的钙钛矿光伏产线。Oxford PV主要聚焦于硅/钙钛矿叠层技术和产品的开发，实验室认证效率高达29.8%；万度光能在钙钛矿器件结构设计上很有特点，采用多孔TiO2/ZrO2/碳的结构，该结构采用碳做电极，寿命长且成本低，整个器件采用简单的刮涂工艺即可完成，是目前最稳定的电池结构，但缺点是效率相对低一些；其它公司则在材料配方、工艺和器件结构上会略有不同。当下钙钛矿光伏行业还处于产业化前夕，竞争格局未定，有技术实力和工程化能力的新入局者依然有较大的发展机会。

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总结与展望

在“3060”双碳政策的大背景下，未来光伏在一次能源消费的占比将从不到1%提升到25%以上，光伏市场前景可期。有机金属卤素钙钛矿作为一种新兴的光伏技术，其实验室效率经过短短十几年时间的发展就可以比肩晶硅电池六十多年才实现的效率。相比晶硅光伏，钙钛矿光伏在三个方面更具备优势：（1）成本低，体现在材料用量少、原料价格便宜以及产线投资成本低三个方面，未来钙钛矿光伏组件的成本有望降低至晶硅组件成本的1/2；（2）工艺简单，缩短产业链且降低能耗，钙钛矿光伏的生产时间及能耗都不到晶硅光伏的1/10；（3）性能优异，尤其体现在弱光性能好和光伏特性可调两方面，这两方面的优势将使钙钛矿光伏技术有望应用在晶硅不能胜任的场景，有机会使光伏进入千家万户，为日用电器提供能源。要想实现这美好蓝图，钙钛矿光伏依然需要努力提升其自身的寿命和大尺寸组件的效率，毕竟未来的度电成本也取决于钙钛矿组件的效率和寿命；且钙钛矿含铅的问题也需要进一步的讨论和规范化，而解决这些问题使钙钛矿需要至少5年的时间才有可能在光伏市场形成一股新兴的力量。近几年来，一些初创公司和业界巨头都在布局钙钛矿光伏，在稳定性和大尺寸效率上也取得了惊人的进展，并且开始建立百兆瓦级别的产线。当下钙钛矿光伏处于商业化前夕，是创投机构可以关注和布局的方向。

参考文献

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标签： 太阳能电池 光电转换效率