热点事件：本文由博众投资编辑整理。8月18日，科技部等九部门联合印发的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》提出，研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿电池等技术，研发碳纤维风机叶片、超大型海上风电机组整机设计制造与安装试验技术、抗台风型海上漂浮式风电机组、漂浮式光伏系统。（博众投资）

据了解，钙钛矿太阳能电池，是采用具有钙钛矿晶体结构的有机无机杂化的金属卤化物半导体作为吸光层材料的电池，多用作太阳能电池，属于第三代太阳能电池，具有高效率、低成本、高柔性等优势。

受此影响，今日钙钛矿电池再次遭到市场炒作，京山轻机涨停，西子洁能、拓日新能、ST中利、金信诺、中来股份、爱康科技等纷纷跟随上涨。

薄膜电池：与晶硅路线不同的第二代光伏电池

薄膜电池是继晶硅电池之后出现的第二代电池技术，种类上包括硅基类（非晶硅、微晶硅、低温多晶硅等）、化合物类（碲化镉、铜铟镓硒、III-IV组、钙钛矿等）、有机质类等。根据NREL统计数据，2021年薄膜电池出货量约为7.8GW，市场占比约为4%，成为光伏市场的重要补充。

薄膜电池通常由五层功能性薄膜构成，其中P层吸光层为核心部件，决定了各类电池的性能差异：1）透明导电氧化物（TCO）薄膜：主要起到透光和导电的作用；2）N型窗口层：在光照条件下产生光伏效应；3）P型吸光层：整个电池中最为核心的部分，光生载流子的产生、输运主要在该层进行；4）背接触层：降低P型吸收层和金属电极的接触势垒，减少背接触处载流子的复合几率；5）背电极：通常为金属薄膜，主要作用是收集空穴，连接外电路。

钙钛矿电池：更有前景的薄膜电池

钙钛矿电池转换效率优势凸显，应用前景广阔钙钛矿是一种光电转换效率高的晶体材料，在光伏、LED等领域广泛应用。利用钙钛矿、电子传输层、空穴传输层等组成钙钛矿电池。钙钛矿太阳能电池与非晶硅薄膜他那样电池类似，具有P-I-N结构，钙钛矿材料作为光吸收层（I层），夹在电子传输层（N层）和空穴传输层（P层）之间。太阳光从FTO面照射到钙钛矿太阳能电池上的吸收层，然后吸收光子激发产生激子进而分离成电子-空穴对。电子和空穴对进一步分离成自由电子和带正电的空穴，最后分别被电子传输层和空穴传输层快速抽取。即电子从钙钛矿层传输到等电子传输层，最后被FTO收集；空穴从钙钛矿层传输到空穴传输层，最后被金属电极收集，最后，通过连接FTO和金属电极的电路而产生光电流。（博众投资）

与传统晶硅电池和其他类型的薄膜电池相比相比，钙钛矿电池更具发展潜力，主要优势在于高转化率提升速率和低成本。

一方面，钙钛矿电池转化率仍在不断提升，增长斜率显著高于其他类型薄膜电池。在电池转换效率方面，根据2022年7月美国国家可再生能源实验室数据，瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）的钙钛矿/硅叠层电池最高转换效率达到了31.3%，德国海姆霍兹柏林材料所(HZB)钙钛矿/铜铟镓硒叠层电池最高转换效率达到24.2%，韩国蔚山科学技术大学(UNIST)的单结钙钛矿电池最高转换效率达到25.7%。可以看出，不论是单结还是叠层电池，转换效率都较高，尤属钙钛矿/硅叠层电池的转换效率最高。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%，短短十二年，其实验室转换效率就达到了30%以上，接近晶硅电池水平，这种发展速度的背后，得益于钙钛矿材料远强于晶硅的吸光性能，能量转换过程中的极低能量损失，也与其覆盖光谱范围宽的特征有关。在转换率方面，钙钛矿电池的进展远胜于如碲化镉、铜铟镓硒等薄膜电池。

另一方面，钙钛矿电池具备低成本优势。薄膜电池的制约之一在于成本，如砷化镓薄膜电池就因过于昂贵而民用化进程几乎停滞的，但钙钛矿电池由于原材料储量丰富，且前驱液的配制不涉及任何复杂工艺，成本相对低廉。根据纤纳光电、协鑫纳米、牛津光伏等三家公司公布的数据，其钙钛矿电池的生产成本在0.4美元/W以下，扩大至GW级产线后，成本可降至0.1美元/W或更低。对比已经商业化的单晶硅组件来看，垂直一体化厂商的单晶硅组件最优内部生产成本目前约为0.21～0.22美元/W，按较低生产成本数据来比较，钙钛矿电池比单晶硅电池拥有成本优势。

钙钛矿电池应用场景广阔。由于高转化率和低成本优势，钙钛矿电池适用于大型电站等场景。同时因其轻薄、柔性和可定制的特性，一旦突破了关键技术问题，未来有望广泛适用于光伏建筑一体化、电子消费产品、传感器、布料等多种场景。钙钛矿及其叠层电池有可能替代和补充晶硅产品，获得可观的市场份额。（博众投资）

市场空间：预计2030年设备市场空间超800亿；BIPV带来千亿空间应用端：钙钛矿具备质量轻、厚度小、柔性大、半透明等特性，是未来BIPV、电动汽车移动发电电源领域的明星材料。根据我们发布的【钙钛矿】行业深度报告测算，2025年BIPV潜在市场规模预计达1210亿元，钙钛矿太阳能电池有天然适配优势，有望在BIPV领域率先打开市场。设备端：钙钛矿电池制备主要工艺为涂布及PVD，生产流程比晶硅大幅简化，目前处于设备工艺验证阶段。我们测算，2030年钙钛矿太阳能电池设备市场空间约805亿元。

参考资料：

《光伏设备行业点评：钙钛矿：设备厂商订单从1到N，全球首条1GW组件产线开工》浙商证券；2022-07-28；

《光伏行业专题研究：钙钛矿电池：“黑科技”见曙光》东方证券；2022-08-16；

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