钙钛矿太阳能电池: 下一代光伏极具竞争力的电池路线

据报道，4月2日，无锡极电光能科技有限公司对外宣布在大面积钙钛矿组件效率上取得了突破性进展，经全球权威测试机构JET(日本电气安全环境研究所)严格检测，在63.98cm2的钙钛矿光伏组件上实现20.5%的光电转换效率。

该效率是目前全球范围内大面积钙钛矿组件效率的最高纪录，已经与当前主流晶硅产品效率相当。

而大面积制备较难的原因是，首先均匀钙钛矿涂层比较困难;其次，当在实验室中使用微小电池时，使用TCO薄膜收集电流，这些TCO薄膜可以通过大量光线，但具有微小电阻，在较大的面积上，电阻率的问题将变得更加明显。

这一开创性的数据带来的最直观的结果，就是极电光能朝着产业化应用方向迈进了坚实的一步，最终实现商业化量产只是时间问题。

钙钛矿材料及组件生产流程

资料来源：Oxford PV

钙钛矿是以俄罗斯矿物学家Lev Perovski的名字命名的，是一种具有与矿物钙钛氧化物(最早发现的钙钛矿晶体CaTiO3)相同的晶体结构的材料。

钙钛矿太阳能电池(PSC，perovskitesolarcell)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。钙钛矿最初单指钛酸钙(CaTiO3)这种矿物，后来把结构为ABX3以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。

钙钛矿电池属于第三代太阳能电池，其结构大致可以分为正置(n-i-p)结构和倒置(p-i-n)结构两大类，电池结构简单。以反型平面钙钛矿电池为例，自下往上依次为：玻璃、透明电极(ITO或FTO)、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层、金属电极。

钙钛矿太阳能电池光电转化效率高、制作工艺简单，生产成本和材料成本低。核心光电转换材料具有廉价、可溶液制备的特点，便于采用不需要真空条件的卷对卷技术制备，比传统的硅电池更易生产。

设备投资方面，钙钛矿电池的生产设备用到的真空设备较少，目前由于规模较小，且仍在探索阶段，多为非标定制化生产。

理论效率来看，新式钙钛光伏电池的单层理论效率可达31%，钙钛矿叠层电池，包括晶硅/钙钛矿的双节叠层转换效率可达35%，钙钛矿三节层电池理论效率可达45%以上。

中国实现碳达峰、碳中和“30.60”目标需要的投资规模在100万亿元以上，而光伏产业在其中的占比颇高。更高效率、更低成本的光伏技术，是光伏发电大规模商业化应用的重要支撑。

钙钛矿太阳电池是下一代极具竞争力的技术路线，但目前仍然面临产业化的一些阻碍，还需要时间将各种问题有效解决，目前来看产业资本介入的意愿在提升，产业化进程有望加快。