2022年是钙钛矿产业化元年？
基于钙钛矿太阳能电池具备的诸多优点，新能源产业链企业纷纷进行相关布局。据记者不完全统计，目前已有近20家上市公司表现了对钙钛矿太阳能电池的兴趣。通威股份在今年半年报中提到，公司已全面展开了对钙钛矿/硅叠层电池等前沿技术的研究与开发。中来股份在回复投资者时表示，公司的钙钛矿叠层电池正在研发中，现阶段重点在进行与钙钛矿电池相匹配的底层电池的研发。宁德时代董事长曾毓群在今年5月份召开的业绩说明会上表示，公司钙钛矿光伏电池研究进展顺利，正在搭建中试线。在这条公告中，钙钛矿电池一词尤为显眼，钙钛矿电池作为太阳能电池的一种，在2013年被《Science》评为年度十大科学突破，能够为光伏发电起到显著的降本增效作用。这里是不是把晶体硅这个原材料跨过去了？市场技术革新，对原材料厂商影响很大目前主流的是晶硅电池，晶硅电池以目前的技术，它的极限光电转换效率是25%硅片在整个太阳能电池中占有很大的成本份额（60-70%）TOPCon电池具有更加高的效率上限：28.2%-28.7%。可以说，在能量转换效率上，钙钛矿已经吊打晶硅电池，将光伏这一新能源上升至全新高度。从理论极限来看，钙钛电池单层电池理论效率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率可达35%，而三节层电池理论极限可能升值至45%以上。
光伏技术产业化主要看三大要素——成本、效率、寿命。钙钛矿在成本和效率方面远胜于晶硅电池，但其寿命短、稳定性差、天然不稳定，导致效率衰减过快，这是钙钛矿技术产业化落地的最大掣肘。要知道，目前的光伏电池普遍寿命在25-30年。因此，在提升产品尺寸和能量效率的同时，如何将钙钛矿的寿命提升至25年，将是押注钙钛矿技术的企业亟需解决的问题。提升电池寿命，背后涉及到材料体系、电池结构、封装等等环节。当前，全球光伏界正在对钙钛矿的效率衰减和稳定性进行科技攻关，新的解决方案不断涌现，也许很快就会有最佳的解决办法。作为世界经济论坛（WEF）认定的“改变人类生活的10大新兴技术”之一，钙钛矿电池的前景已经愈发清晰，一幅宏伟的产业蓝图正徐徐展开。
从产能投资看，1 GW产能的晶硅太阳能电池需要接近10亿元投资规模，而业内预测，成熟期的钙钛矿，只需它的1/2；从原材料视角，钙钛矿原料常见，没有瓶颈，用量也少，全球每年约有50万吨硅料的产量，倘若把50万吨硅料完全替换成钙钛矿，大概1000吨就可以满足需求。而且它是直接带隙材料，吸光能力远高于晶硅。硅片厚度通常为180微米，而钙钛矿组件中，钙钛矿层厚度大概是0.3微米，有三个数量级的差异。范斌去年在曾在一次公开演讲中表示，钙钛矿在2023年成熟时，可以产生40倍的能源回报率，最终将提升到50倍 ~ 60倍以上。这意味着，钙钛矿带来的能源回报率，会优于现在世界上任何一种火电、任何一种化石能源开采的能源回报率。现在，无论科学界还是企业界，一个基础判断正在逐渐形成共识，当真正的技术迭代要发生时，没有办法、也没有力量阻止潮水的流向，而钙钛矿对晶硅的替代，即将逐步发生。此外，晶科能源、东方日升等光伏行业的一体化龙头企业也表示对钙钛矿技术的关注和研发储备，聆达股份、拓日新能、京山轻机开始布局该技术的产业化能力。新能源装备厂商捷佳伟创的钙钛矿整线设备也进入研发阶段。TCO玻璃是钙钛矿电池的核心部件。根据分布式能源网的数据，在晶硅电池组件中，光伏玻璃仅占7%的成本；在钙钛矿电池组件中，TCO玻璃的成本占比达到32%。金晶科技是国内外为数不多的掌握TCO导电膜玻璃技术且能量产的企业之一。今年5月底，公司的TCO导电膜玻璃生产线在淄博正式投产，可年产TCO玻璃1800万平方米，这也是国内首条TCO导电膜玻璃生产线钙钛矿材料最早指由德国科学家GustavRose发现的钛酸钙（CaTiO3）矿物，目前指代化学结构通式为ABX3的晶体材料。钙钛矿材料在空间呈现正八面体结构，具有高光电转换效率、合成工艺简单、可设计性强等优点，目前主要应用于光伏发电及LED等领域，被认为是下一代最具竞争力的光电材料之一。钙钛矿光伏电池在接收到太阳光后，内电场中产生的空穴通过空穴传输层向金属电极移动形成阴极，内电场中产生的电子通过向透明导电氧化物玻璃即FTO移动，形成阳极，最终在钙钛矿光伏电池内部形成电势差，在接入外部电路后会产生电流。钙钛矿光伏电池目前依然处于试验阶段，主要头部厂商目前皆在搭建中试线，为未来量产进行技术试验与储备。预计在2026年钙钛矿光伏电池将完成技术细节的开发、产业设备的完善以及制备工艺的试验，有望进入量产阶段，迎来爆发式增长。拟与苏州大学特聘教授和博士生导师彭军先生、杨新波先生签订《项目合作框架协议》，合作开发钙钛矿太阳能电池、钙钛矿-硅叠层太阳能电池以及生产设备。计划完成 6,000 万增资后的半年内完成“钙钛矿电池和钙钛矿-HJT 叠层电池研发实验室”的规划建设与研发团队建设，开展钙钛矿电池和钙钛矿-HJT 叠层电池实验级产品开发、量产生产工艺开发等研发工作。基于实验室研发成果，在未来 2 年内完成“100MW 级钙钛矿电池 或 钙钛矿-HJT 叠层电池产线”的工艺规划、技术路径设计以及产线的整体建设，未来 3 年内完成 GW 级稳定量产产线建设。2022年8月2日，金晶科技发布公告：公司TCO导电膜玻璃定位于碲化镉、钙钛矿电池等行业上游，公司TCO导电膜玻璃已经成功下线，并且与国内部分碲化镉、钙钛矿电池企业建立业务关系，得到认可开始供货。公司研发的钙钛矿膜切设备主要用于钙钛矿薄膜切割，运用优化的超短脉冲激光工艺，通过高精度视觉定位、运动控制及光束整形技术，有效降低了钙钛矿薄膜电池死区宽度，使得钙钛矿太阳能电池生产效率及效果进一步提升；公司为江苏大正微纳科技有限公司（以下简称大正微纳）定制的首套柔性钙钛矿膜切设备，通过验收并正式投入生产使用。公司目前针对钙钛矿设备业务主要着重在钙钛矿前段的镀膜设备；公司已有部分钙钛矿电池设备出货，并在积极布局其他钙钛矿电池设备并进行了相应的技术储备。目前公司已与行业多家钙钛矿电池企业进行了业务联系和合作，并有产品应用于多个客户端。公司作为太阳能电池设备的领先企业，主要根据下游客户的需求提供满足下游客户技术需求的设备解决方案，包括PERC、TOPCon、HJT、HBC、IBC、钙钛矿等技术的设备，公司在各电池技术路线上都进行了设备技术的布局，并且在TOPCon、HJT等新一代高效技术路线上推出了在降本或增效上具有优势的差异化设备产品。公司RPD设备在转换效率方面的优势已在客户端得到验证，公司还在持续优化提升，并且 RPD设备也已经取得客户订单。同时，RPD设备也在向钙钛矿、LED等领域拓展，取得了钙钛矿中试线订单，在LED领域也将导入客户端进行验证。
