钙钛矿电池转换效率或为天花板迈向商业化前夜

薄膜电池：市场占比仍偏低，美国第一太阳能一家独大光伏组件按照材料的不同主要分为晶硅组件和薄膜组件晶硅组件作为第一代太阳能电池由玻璃、EVA、电池片、背板和电池板组成，具有转化率高、成本低、技术成熟等优点，可进一步细分为单晶硅组件和多晶硅组件薄膜电池被称为第二代太阳能电池是在玻璃、不锈钢或高分子聚合物衬底上附着感光薄膜材料从而形成PN级，用硅量极少，同时具有弱光性好温度系数低等特点可进一步细分为非晶硅碲化（CdTe铜铟镓（CIGS、钙钛矿等。图：光伏组件分类资料来源：索比光伏网，晶硅电池用硅量大加之晶硅转化率已大幅提升逼近极限产品同质化竞争激烈未来晶硅市场的发展或放缓。反观薄膜电池，凭借以下优势有望开始逐渐发力：1）透光性可调节，颜色丰富，能够充分满足建筑美观的要求，可直接替代玻璃幕墙使用，因此在IPV幕墙领域需求空间大2）温度系数低高温、潮湿等环境下发电功率损耗较低；3弱性好发电量多即使被挡住了阳光或者在阴天，也能吸收光并发电，因此薄膜组件的安装也不受角度的局限；4）轻薄且延展性好，相比起晶硅组件的笨重和易碎，薄膜电池大大减少了建筑施工难度但晶硅电池和薄膜电池两者更多是互补并非替代关系例如屋顶的面积有限且不要求透光和美观因此更适合安装目前转换效率更高的晶硅电池而大部分建筑立面对透光性和美观性有要求，所以立面首选薄膜电池。表：晶硅电池与薄膜电池对比晶硅电池（第一代太阳能电池） 薄膜电池（第二代太阳能电池）分类 单晶硅、多晶硅 非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒、钙钛转换率、稳定性等技术难点仍需攻克设备成本较高技术、设备等均已非常成熟技术成度市场占比96238转换效率 量产最高转换效率231（p转换率、稳定性等技术难点仍需攻克设备成本较高技术、设备等均已非常成熟技术成度市场占比96238组件成本 022美元W 024美元弱光性弱光性间接带隙材料，弱光性差直接间隙材料，弱光性好透光性 低 高，且可调节温度系数温度系数较高，-045℃左右较低，-021/℃左右主要应场景

大型电站、BIV光伏屋顶 BIV光伏幕墙IA，龙焱能源科技官网，晶硅电池产业链繁琐，而薄膜电池生产过程更加简洁。晶硅产业链基本由五个环节构成，分别是高纯多晶硅原料生产、单晶硅拉制或多晶硅定向浇铸、硅片切割、电池芯片制造、组件及系统封装与应用，每个环节都需要非常多的生产设备配备设施以及资金投入中进入壁垒最高的环节是太阳能级高纯多晶硅原料生产该过程技术门槛高，产线投入大因此市场呈现寡头竞争格局，其次电池芯片的制造对技术设备的要求也较高其转换效率的高低决定了企业的盈利能力相反单晶硅拉制或多晶硅定向浇铸、组件及系统封装与应用的进入壁垒较低国内涉足的企业较多。与晶硅产业链相比薄膜产业链则要短很多仅需要一条300百米长的全自动生产线就能实现从原材料光伏玻璃的磨边清洗，到化合物半导体薄膜的制备，再到最后光伏组件成品封装测试的完整生产流程。从产业链能耗来看晶硅产业链几乎每个环节都需要使用大型重型设备过程中会产生大量的能耗并排放二氧化碳因此尽管晶硅组件能利用太阳能进行发电产业链前端所下的碳足迹也不容忽视相比之下，薄膜产业链的碳足迹则小很多近日，中国国检测控股集团股份有限公司对国内碲化镉组件厂商龙焱能源研发生产的碲化镉薄膜光伏组件进行了严格的碳足迹评估计算根据组件原材料获取、生产和运输等数据结果显示龙焱碲化镉薄膜光伏组件碳足迹为366gCO₂eqW这是目前国内光伏组件通过第三方认证最低的碳足迹数据，而晶硅PERC组件现在的碳足迹数值为600gCO₂eqW左右图：晶硅电池、薄膜电池产业链对比资料来源：头豹研究所，，买购网，目前薄膜组件市场份额仍然偏低薄膜组件曾凭借成本优势占据一定的市场份额但由一直无法突破效率瓶颈再加上形成规模优势后晶硅价格大幅降低导致近些年薄膜组的份额逐渐被挤压，2021年，全球薄膜太阳能电池产能为107W，产量约为8.28W，同比增长27主要受FirstSolar产量增长的拉动薄膜组件市场占有率仅为3同下降02pc。图：201-221年薄膜电池所市场份额 图：201-221年全球薄膜太能电池组件产量（）IA， IA，图：历年全球太阳能电池产量占比分布情况FaunhoerISE，薄膜组件主要有4种主要类型，其中非晶硅（a）薄膜太阳能组件、铜铟镓硒（）薄膜太阳能组件碲化（de薄膜太阳能组件已实现商业化量产2021年碲化镉薄膜电池的产量约为83GW其中国外79GW国内130W占比为97铜铟镓硒薄膜池的产量约为245MW，其中国外210MW，国内35MW，占比为3；据我们测算，非硅薄膜电池的产量约为5MW。图：200-220全球薄膜电池场占比分布情况 图：201年薄膜组件占比情况（G）T,.3

IGS,.5

Si,.5FaunhoerISE， IA，碲化镉组件发展成熟美国第一太阳能公司一家独大钙钛矿是新一代技术非硅薄膜电池为最早的薄膜太阳能电池但由于对太阳能长波区域不敏感，转换效率难以提高且光衰退现象较为严重，现已基本被市场淘汰铜铟镓硒薄膜电池虽然规模较小，但生技术也较为成熟，达到了量产规模水平，其具有较高的量产平均转化率6.5，主要生企业是汉能控股、中建材凯盛科技和神华光伏但其存在着制备过程复杂贵金属价格昂贵等弊端也已经不是市场主流相比之下碲化镉组件是目前主流的薄膜组件品种年碲化镉组件产量占全球薄膜组件产量比重约为97，国内碲化镉组件生产企业主要是都中建材（产能100MW）、龙焱科技（产能120MW）、中山瑞科（产能100MW），国外来看，美国第一太阳能公司（FirstSolar）是全球最大的碲化镉组件生产企业，21年组件产量达79W，其占据全球薄膜电池90以上的市场份额，目前其产能主要分布在美俄亥俄州马来西亚和越南公司计划在印度和美国俄亥俄州分别新建33W产能预计将在2023年投产并预计2024年组件产能达16W钙钛矿电池目前国内参与企业主要是纤纳光电协鑫光电以及极电光能，钙钛矿作为第三代薄膜太阳能电池相比于碲化镉组件，其优势主要在于极限转化效率更高、成本更低，22年7月28日纤纳光电生产的全球首款钙钛矿商用组件α成功出货5000片，也标志着钙钛矿电池开始进入商业化阶段。图：FtSor公司薄膜组件产量及同比增速 图：FtSor公司产能分布（单位）（W）产量W)产量W)同比增速,0,0,0,0

印度（E）,.3美国俄州,.4

美国俄州第三（E）,.3马来西亚.8越南,.7Boober、 FstSoar公司官网、表：不同类别薄膜组件对比分类 量产最高转化效率 产品特点 主要参与企业非晶硅薄膜电（a-Si）

4-8 对太阳能光辐射的长波区域不敏感换效率难以提高；有光致衰退现象

拓日新能、深圳创益、汉能股铜铟镓硒薄膜池（CIGS）碲化镉薄膜电（CdTe)

17（神华光伏02m²）18（FS6Plus系列(2.5m²最大转换效率

铟硒皆为稀有金属不适于大规模产光谱响应特性好弱光和高温条件下现相对较好；耐辐射，柔性好

汉能控股、中建材凯盛科技神华光伏成都中建材、中山瑞科、龙科技、FirstSolar钙钛矿薄膜电池 预计超过16 极限转换效率高，转换效率发展速度快，电池制作工艺简单，发电成本低v-magazin、北极星太阳能网、CPA、各公司官网、国际能源网、维科网、

纤纳光电、协鑫光电、极电能钙钛矿电池：转换效率或为天花板，迈向商业化前夜钙钛矿太阳能电（PokieolrCll是指使用钙钛复合氧化物晶体结构的化合物作为吸光半导体材料的太阳能电池最初是指化学式为CTiO3的矿物质以及拥有CTiO3结构的金属氧化物，经过多年发展，目前演变为具备化学通式AB3的物质都可被称为钙钛矿钙钛矿作为第三代薄膜太阳能电池相比于碲化镉组件其优势主要在于极限转化效率更高、成本更低，22年7月28日纤纳光电生产的全球首款钙钛矿商用组件α成功出货5000片，也标志着钙钛矿电池开始进入商业化阶段。图1：钙钛矿电池材料PVech、PCs主要由以下五个功能层组成：透明导电氧化物（TCO）、N型半导体（电子传输层ETL）、钙钛矿层、P型半导体（空穴传输层L）和背电极。根据功能层的堆叠顺序，PSCs可分为正置的n-i-p和倒置的p-i-n结构主要工作原理为在光照条件下卤铅胺钙钛矿化合物(图11（b）中所示为CHNHPbI能够吸收光子，在吸收光子后其价带电子会跃迁至导带，然后导带电子会被注入到TiO2的导带，然后再被传输到FTO，与此同时，空穴传输至有机空穴传输层(HTL从而电子-空穴对分离当接通外电路时电子与空穴的移动将产生电流。表：钙钛矿电池结构介绍电池层 主要作用电子传输层要具有较高的电子迁移率其导带最小值低于钙钛矿材料的导带最小值便于接收由钙钛矿层传输的电子并将其传输到FTO中一般采用TiO2作为电子输层其形态结构决定了电池的性能不仅决定电子的传输还影响钙钛矿薄膜的生长，形态结构通常包括多孔态ETL、介孔态TL、平态ETL。电子传输层顶电极(T电子传输层要具有较高的电子迁移率其导带最小值低于钙钛矿材料的导带最小值便于接收由钙钛矿层传输的电子并将其传输到FTO中一般采用TiO2作为电子输层其形态结构决定了电池的性能不仅决定电子的传输还影响钙钛矿薄膜的生长，形态结构通常包括多孔态ETL、介孔态TL、平态ETL。电子传输层有机空穴传输层紧挨钙钛矿吸光层与钙钛矿层能保持良好的接触能够更好地实现空穴的传输空穴传输层则常用spio-有机空穴传输层紧挨钙钛矿吸光层与钙钛矿层能保持良好的接触能够更好地实现空穴的传输空穴传输层则常用spio-eTD作材料。空穴传输层背电极 由于空穴传输材料的限制目前广泛应用于高效钙钛矿太阳电池金属背电极的是金和铂其良好的导电性够使电池更好的发挥作用，但相比传统太阳电池电极材料（铝、银、石墨等）要昂贵许多。《钙钛矿太阳电池综述》（施光辉等，2015）、《钙钛矿太阳能电池的研究现状和进展》（傅琨，2019）、图1：钙钛矿材料和器件结构示图注：a）-I-P结构，b）MAPbI3钙钛矿材料晶体结构示意图，c）-I-N结构资料来源：《钙钛矿太阳电池结构设计及稳定性研究》（卫东，21），图1：全固态钙钛矿太阳能电池构和工作原理示意图注：（a）和剖面结构，（b）SM照片资料来源：《钙钛矿太阳能电池的研究进展》（席梦雅，22），顶电极层(TCO通常由玻璃生产企业负责电池企业直接采购CO玻璃来完成后续工艺。通常可以分为五个步骤O玻璃的处理→制备电子传输层→制备钙钛矿层→制备空穴传输层→制备背电极具体来看1TCO玻璃的处理先将TCO玻璃裁成合适面积的小块，再用溶液或激光刻蚀，然后清洗干燥。2）制备电子传输层：通常用磁控溅射法或溶液旋涂法来实现制备其材料通常为TiOSnOnO等等磁控溅射或旋涂后退火得到电子传输层。3）制备钙钛矿层：钙钛矿层的实验室制备通常分为一步旋涂法、二步旋涂法和双源共蒸法虽然这些方法在钙钛矿器件的制备中被广泛应用但它们都具有一个不可避免的缺点就是不适用于大面积钙钛矿薄膜的制备与工业化生产难以兼容而且所需材料损耗大，导致器件成本较高为了解决上述问题，目前开发了一些大面积钙钛矿薄膜制备工艺用于工业溶液涂布（刮刀涂布法狭缝涂布法和丝网印刷法溶液喷涂（喷涂法、喷墨打印法）、软膜覆盖法和气相沉积法。4）制备空穴传输层：通常使用溶液旋涂法来制备，其材料通常为PTAA、Spiro-MeTA、NiOx或PEDOT:PSS等等。旋完成后退火获得HTL。5）制备背电极：将器件放入掩膜板固定住，放入镀膜机进行蒸镀，冷却后完成制备。图1：钙钛矿电池的制备流程 图1：几种制备大面积钙钛矿薄的方法资料来源《钙钛矿太阳能电池界面层材料及钙钛矿层形貌调控的研究（其亮，06）、

注：（a）喷墨打印法，（b）超声喷涂法，（c）狭缝滴液法，（d）刮刀布法。资料来源《刮涂法制备大面积钙钛矿薄膜及器件性能研究（李宁22图1：一步旋涂法和二步旋涂法意图 图1：双源共蒸法示意图P-ech、 资料来源《刮涂法制备大面积钙钛矿薄膜及器件性能研究（李宁22优势：转化效率高、制造成本低，生产链短在上文第一部分我们已经论述过薄膜组件相比晶硅组件的优势钙钛矿作为第三代薄膜术，在光电转化效率、制造成本、生产流程等方面优势更加明显。2006年，iasaa课题组首次将钙钛矿材料添加到染料敏化电池中作为吸光层，并取得22％的效率。2009年，他们又将APbI3和APbr3作为无机敏化剂添加到染料敏化电池中，并将效率提升至3，经过13年的技术突破，2021年单结钙钛矿电池最高效率达到25，这一世界记录由韩国蔚山科技大学NIST创造，相比于晶硅电池，钙钛矿池技术进步更快，从3到28仅用了13年，而晶硅电池为了达到这个效率，用时近年。单结钙钛矿电池的极限转化效率可达33，而晶硅电池极限转化效率仅有2943。且钙钛矿可利用叠层技术制备超高效太阳电池双结钙钛矿叠层电池主要分为全钙钛矿叠层电池和钙钛矿晶硅叠层太阳电池，钙钛矿叠层电池在过去几年得到快速进展，20226月南大谭海仁团队研制的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率高达28在国际上首超越单晶硅电池的最高转化效率26，钙钛矿/晶硅叠层电池目前实验室最高效率已经到31双结钙钛矿叠层电池理论极限光电转换效率45左右三结钙钛矿叠层电池理极限光电转换效率50左右，叠层技术未来发展潜力值得期待。表：钙钛矿电池效率提升史年份 事件209年 iaaa课题又将AbI3和209年 iaaa课题又将AbI3和AbB3作为无机敏化剂添加到染料敏化电池中，并将效率提升至38。202年 ak等人使用Spio-MeAD作为新型空穴传输材料运用到SCs并降低了介孔TO2层厚度制备出第一个全固态电池，避免了电解液分解钙钛矿，最终器件取得了97的光电转换效。Saith课题组采用双源共蒸方法制备钙钛矿层大大改善了薄膜的表面形貌制备了光电转换效率为154％的太阳能电池。203年Sek研究小组报道了一种带比AbI3更小，吸光性能更好的FAbI3Saith课题组采用双源共蒸方法制备钙钛矿层大大改善了薄膜的表面形貌制备了光电转换效率为154％的太阳能电池。203年Sek研究小组报道了一种带比AbI3更小，吸光性能更好的FAbI3薄膜。通过使用这材料作为吸光材料，可以制造出CE达到202％钙钛矿太阳能电池同年韩礼元等人制备了反式平面结构的SCs通过界面工程的调节以及优化解决了钙钛矿太阳能电池大面积器件均匀性和一致性的问题首次将大于一平方厘米的钙钛矿阳能电池效率提高到162％。205年208年 中国科学院半导体研究所游经碧等通过EAI钝化钙钛矿表缺陷制备了233％的CE。206年 韩国化学研究所（KI208年 中国科学院半导体研究所游经碧等通过EAI钝化钙钛矿表缺陷制备了233％的CE。麻省理工学院通过界面工程，在钙钛矿和电荷传输层界面间加入了一层二氧化锡材料获得了252％的光电转化效率同年瑞士洛桑联邦理工学院教授icaelGatzl和国蔚山科技大学教授JingKim麻省理工学院通过界面工程，在钙钛矿和电荷传输层界面间加入了一层二氧化锡材料获得了252％的光电转化效率同年瑞士洛桑联邦理工学院教授icaelGatzl和国蔚山科技大学教授JingKim联合团队创造了257的钙钛矿单结电池效率记录。201年202年 南京大学教授谭海仁团队创造了280的钙钛矿钙钛矿叠层电池记录。同年洛桑联邦理工学院(EFL)和瑞士电子与微技术中心(CSE)共同创了钙钛矿-硅叠层光伏电池新的世界纪录，达到313。PV-Tech、德沪涂膜设备公众号、《大面积钙钛矿太阳电池及组件制备工艺与性能研究》（徐一波，2021）、《高效稳定钙钛矿太阳能电池的制备与究》（朱荣志，2022）、NEL、图1：钙钛矿电池转化效率提升况..%.%.%.%.%.%.%.%.%.%6 9 2 3 4 5 6 8 9 资料来源：《有机盐钝化甲脒钙钛矿太阳能电池性能研究》（王进，22）、图1：各类太阳能电池效率统计表R，图1：钙钛矿晶硅叠层太阳能池结构 图2：全钙钛矿叠层太阳能电池构P-ech， 注：(a)四端全钙钛矿叠层太阳能电池，(b)两端全钙钛矿叠层太阳能电池《全钙钛矿叠层太阳能电池的制备及优化》（鲁迪，22）、钙钛矿电池制造成本更低晶硅光伏电池有硅料硅片电池组件等多个环节，每个节都有巨头从事生产这些工厂分布在全国各地从硅料到组件最快生产流程也需三天，而钙钛矿所有工艺流程则都可以在一个工厂完成，从原料到组件只需45分钟。且晶硅池材料要求纯度高铸锭和拉晶的工艺都需要高温与之相比，钙钛矿材料来源丰富原材料成本低且材料配方可调比例选择空间大因此制造成本更低MW规模的生产的生产成本可达到1元W，而W规模的生产线可以做到06元W。表：钙钛矿电池和晶硅电池的本对比钙钛矿电池 晶硅电池生产温度 不超过10℃ 150℃以上原料纯度 生产温度 不超过10℃ 150℃以上单位成本

10元W（W级原料用量 1g钙钛矿可制造00W光原料用量 1g钙钛矿可制造00W光电池 1g晶体硅可制造1W光伏池

16元投资成本 5亿元GW 96亿元GWPVTech、《太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析》（潘莹等，2022）、图2：钙钛矿组件s晶硅组件生产流程及投资成本资料来源：见智研究Po公众号、经济效率：单瓦初始投资或低于晶硅，R受限于使用寿命我们参考潘莹《太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析》中对甘肃敦煌某600MV光工程项目的测算方法在参数假设方面进行适当调整单晶硅组件选择隆基HI-MO（件参数：功率550W组件尺寸为2278134/转化率21.3），钙钛矿电池选择杭州纤纳光电α组（组件参数功率130W组件尺寸124535/转化率约16价格方面假单晶硅组件价格为19元/W，钙钛矿电池为15元W，其他客观条件保持一致，在OS成本中设备及安装工程、建筑工程及项目建设用地费用等项目，使用单晶硅电池和使钙钛矿电池的差异主要在于用地面积增加所带来的成本提升提升比例假设等于用地面增加的比例，计算结果为：若使用单晶硅组件，则该项目单w静态投资额为33元，若改用钙钛矿电池，则该项目单W静态为35元，可以看出，使用钙钛矿电池的初始投资成本要更低。表：光伏项目工程中使用单晶组件与钙钛矿组件对比测算类别 假设条件项目装机容量 60W项目装机容量 60W光伏工程容配比 127，交流侧装机容量60，直流侧装机容量约72组件选择组件选择 隆基Hi-5 α组件输出功率 54W 13W转化效率 21输出功率 54W 13W组件价格 19 15组件尺寸 组件尺寸为226133即256平米 电池尺寸为125035组件价格 19 15用地面（万平米）3607 4634组件块数（万块） 用地面（万平米）3607 4634选用固定可调支架每年调节2次角度选用固定可调支架每年调节2次角度0月至次年3月度调节为504至9月度调节为度，加入部分平单轴跟踪及双轴跟踪支架支架选择距地面高度 采用50度安装倾角时，组件低点距地面距地面高度 采用50度安装倾角时，组件低点距地面05m组件清洗 90组件清洗 90天为周期的定期清洗，辅沙尘天气过后的不定期清洗；清洗水车为主，气力吹吸为辅设备及安装工程、建筑工程及项目建设用地费用假设使用钙钛矿组件比使用单晶硅组件高28（用地积差距）BOS成本假设上网电量 在运营期25设备及安装工程、建筑工程及项目建设用地费用假设使用钙钛矿组件比使用单晶硅组件高28（用地积差距）BOS成本假设单W静态投资 333元 325元《太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析》潘莹等、从项目RR角度使用α钙钛矿电池必须达到稳定运行0个小时以上RR才可以达到单晶硅项目水平由于钙钛矿电池的稳定性不如晶硅因此从项目运行周期来看使用钙钛矿电池可能会更短，因此我们通过计算单晶硅电池和钙钛矿电池的项目IRR来对比二者的经济性假设使用单晶硅组件项目运行周期为25年年均利用小时数为17867h算得到该项目IRR为13，我们采用情景假设方法，计算在钙钛矿电池单W价格确定情况下，不同转化率和运行时间对应该项目IRR情况，可以看出，假设钙钛矿电池价格维持15元W，该α组件（转化率16）的稳定运行时间必须在35000小时以上才能达和单晶硅项目相同的IRR。表：不同转换效率和工作时下，使用钙钛矿电池的项目R计算转换效率工作时长h1660182022241000000510152015005862677276200099103107111115250011812112512913330001271311351381413500133136140143146资料来源：注：假设钙钛矿的年均利用小时与晶硅相同，单W价格和组件尺寸不变（与上文纤纳光电α组件相同）存在问题：大尺寸制备工艺不成熟、材料稳定性差钙钛矿电池的大面积制备工艺还有待优化大尺寸组件的转化效率仍较低转换效率较的钙钛矿电池其尺寸均为实验室级别，仅有0.01平方厘米或1平方厘米，未达到商业化尺寸目前较难生产薄且均匀的大面积钙钛矿层一旦电池尺寸增大光电转换效率随之下降因此在大面积制备技术方面还有待完善目前溶液旋涂法是实验室制备钙钛矿太阳电池的常用方法虽然操作简单､成膜速度快､重复性好但无法满足钙钛矿太阳电池大规模工业化生产所需的大面积､低成本等制造要求｡目前工业上制备钙钛矿的生产工艺较未多样，包括刮涂法､狭缝涂布法､喷涂印刷､气相辅助沉积等，但均存在一定的问题。图2：不同面积钙钛矿太阳电池件转化效率PVech、表：大面积钙钛矿薄膜制备术对比制备方法优点缺点刮刀涂布法易于大面积制备，无需复杂设备溶液利用率低，敞开环境下溶液均一性差狭缝涂布法易于大面积制备，成产效率较高对设备精确度要求较高丝网印刷法易于大面积制备，涂覆过程简单溶液利用率低，对丝网精度要求较高喷涂法易于大面积制备，喷涂过程简单溶液利用率低，可重复性较差喷墨打印法材料利用率高，实现定制化生产设备要求高，生产效率低，难以控制结晶过程软膜法可大面积制备，无需溶液材料利用率低，生产效率低气相沉积法薄膜质量较高，可精准调控生产效率低，成本高资料来源：《钙钛矿太阳能电池稳定性研究进展及模组产业化趋势》（金胜利等，2022）、材料稳定性差导致电池寿命较短钙钛矿电池对潮湿环境敏感材料暴露在潮湿空气中会很快分解，昼夜温差造成的水蒸气也将对其造成破坏，因此对防水封装的要求十分严苛。此外，氧气氧化、光辐照、紫外线等都会对材料的稳定性产生显著影响。根据上文测算，钙钛矿电池单W售价15元的条件下（比晶硅低04元），尺寸为14535，功率达130W的标准化组件工作时间需要至少在35000个小时以上，才能够达到晶硅电池的项目IRR，而目前，钙钛矿电池持续光照实验最长达到10000h，仍存在较大差距。目前提高钙钛矿太阳电池稳定性有两种研究思路：一是改善钙钛矿材料本征稳定性从而抑制其分解，另一种是寻找合适的传输层材料或封装材料使电池与环境隔绝，目前仍处于探索阶段。图2：钙钛矿电池稳定性提升史意图PVech，国内钙钛矿电池企业目前布局较快的主要是纤纳光电协鑫光电以及极电光能纳光电已于2022年初投产全球首条100MW产线，其生产的α组件尺寸为1245×635×6mm，最大功率可达130W，并于7月28日实现首批5000片发货。协鑫光电生产的尺寸为1m×2m的全球最大尺寸钙钛矿组件已经下线100MW量产线已在昆山完成厂房和主要硬件建设，计划2022年投入量产，预计稳定后转化效率将超过18，极电光能目前正在建150MV钙钛矿试制线，预计在2022年可进行投产，组件尺寸为12×06平方米，效率将不低于18。在叠层电池方面，杭萧钢构计划于2022年底投产首条100MW高效异质结钙钛矿叠层电池中试线，目标转化效率在28以上。除此之外，宁德时代、通威股份、基股份等电池龙头也有进军钙钛矿电池领域的想法目前正处于研发阶段预计随着技术的突破，行业产能将实现快速放量。表：钙钛矿电池公司发展情况公司名称技术进展备注纤纳光电在浙江衢州建有国内首个钙钛矿产业基地基地中试线产能0W全球首条10W钙矿规模未上市化产线已于222年初率先建投产，2月开建了全球首个钛矿集中式光伏地面电站，装机规模125月0日纤纳光电钛矿α组件全球首发尺寸为24565×64m最大率30W。7月8纤纳光电在浙江州举行了首批500片α组件发货仪式用于省内工商业分布式钙钛矿电站。协鑫光电目前可大规模量产的是45cm65cm的产品转换效率为5另外其生产的尺寸为1×m的全未上市球最大尺寸钙钛矿组件已经下线，投建的全球首条10W量产线已在昆山完成厂房和主要硬件建设，计划222年投入量产。计在工艺和产能稳定后，量产组件产品光电转化效率将超过18。未来，钙钛矿组件的效率预计将进一步提升至25以上。极电光能202年4月9日，经中国计科学研究院检测认证，极电光能研发团队在30cm的大尺钙钛矿未上市光伏组（SbModle造了182转换效率新的世界录目前正在建设50W钛矿试制线预计在02年可进行产效率将不低于8且该项目产品尺寸达到了12×06平方米。万度光能总投资高达60亿元的钙钛矿阳能电池项目正式落地，该项目共分为两期，一期产能为20W，未上市顺利量产后，万度光能计划扩充至10W。宁德时代钙钛矿光伏电池研究进展顺利，正在搭建中试线已上市杭萧钢构202年底计划投产首条10W高效异质结钙钛矿叠层池中试线，目标转化效率28以上。已上市黑晶光电在钙钛矿-晶硅叠层太阳能电池领域实现了235的光电转换（采用的是基于钝化发射极的EC未上市晶硅底电池）仁烁光能即将完成A轮融资八月底苏州600平方的0W钙矿叠层中试线将投入使用目标尺寸为未上市3000效率达2以预计下半年落地15万平方厂房，启动50W钙钛矿伏组件量 产线建设，目标尺寸1206，效率达20以上。 曜能科技201年8月，高瓴气候变化资团队在碳中和领域投资的钙钛矿光伏企业曜能科技完成数千万A轮融资曜能科技专攻钙钛矿晶硅叠层光伏技术公司于217年建立实验室完成了小积器试制。实验室效率一直维持在全球Top3水平。公司计划22年下半年开始建设中试车，203年底投入使用。未上市泰州锦能新能源钙钛矿铜铟镓硒叠层电池全产业链项目总投资20亿元成投产后预计量产转换效率2以上，年产值约25亿元，年税约3亿元。未上市牛津光伏实现了112cm2的钙钛矿硅叠层电池292的转化效率00W钙钛矿叠层电池组件厂将于202年全面投产。外企日本松下是大组件转换效率的世界纪录保持者采用喷墨打印法生产800cm2组件转化效率达161900c2组件转化效率达179。外企资料来源：德沪涂膜公众号、各公司投资者问答平台、各公司官网、《太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析》（潘莹等，2022）、索比光伏网、叠层电池：转化效率更高，目前正处于起步阶段钙钛矿晶硅叠层电池理论上叠层效率可以高达晶硅太阳电池的功率转换效率正在近29的Shocley-eiser极限由于能量不匹配光子和电学复合的存在提升单结阳电池效率将会越来越困难最简易的方法是使用不同带隙的吸收材料来吸收不同能量光子这可以减少高能电子的热损失最经济的方法是两端钙钛矿/晶硅叠层太阳电池值计算表明，使用带隙为1.72eV的钙钛矿与12eV的晶硅结合，理论上叠层效率可以高达43。图2：单结光谱能量利用率 图2：叠层光谱能量利用率资料来源《eosieandemsoarceswhipoedefcencyandabiiy》henehu，aianMao，Jxanu，

资料来源《eosieandemsoarceswhipoedefcencyandabiiy》henehu，aianMao，Jxanu，叠层电池主要包括两（和四（T结构在两端结构中异质结钙钛矿叠层电池由硅电池上直接沉积钙钛矿电池制成通过复合层或隧道节将两个子电池串联在一起共两个电极四端结构是简单的机械堆叠两个电池各有两个电极电路相互独立。两端结构要求两个电池制备的工艺和环境相近比如异质结电池和钙钛矿电池都是在低温环境下制备且两端结构比四端结构少了两层透明电极对光的损耗更少在材料和沉积步骤的成本也有所降低。因此目前较为经济的方法是两端钙钛矿晶硅叠层太阳电池。图2：两端（2）和四端（4）结构资料来源：《钙钛矿硅叠层太阳能电池的研究》许李毅飞，常见钙钛矿硅异质结叠层电池由钙钛矿顶电池、中间连接层（隧穿结）和硅异质结底电池三部分组成晶硅钙钛矿叠层电池工作原理是利用不同带隙材料吸收不同的太阳光光谱从而提高转化效率将钙钛矿电池与硅电池按能隙从大到小的顺序从外向内叠合短波长的光被最外侧的宽带隙钙钛矿吸收，波长较长的光能够透射进去让窄带隙的硅电池吸收，可以更大限度将光能转化为电能。图2：叠层电池示意图（右图为钛矿晶硅示意图）资料来源：《高效晶硅异质结电池及其与钙钛矿叠层电池研究》何凤琴，异质结钙钛矿叠层电池在钙钛矿电池基础上效率有所提升目前二结主要分为三种类别钙钛矿晶硅钙钛矿铜铟镓硒和钙钛矿钙钛矿目前最高认证的转化效率分别为29、24和26。钙钛矿薄膜电池能有效地利用高能量的紫外和蓝绿可见光，而异质结电可以有效地利用钙钛矿材料无法吸收的红外光因此通过钙钛矿电池与异质结电池叠层方式组合，可以突破传统晶硅电池理论效率极限进一步提升太阳能电池的转换效率理论上叠层效率可以高达43。图2：2T叠层效率对比资料来源：《Aevewononohcpeosiec-Siandemsoarces:poess,chaenes,andopounes》haoGa,DueDu,DongDng,eangQao，enzhongShen，目前在制绒硅片上获得均匀钙钛矿薄膜仍是目前亟待解决的问题晶硅电池片需制绒加强吸收光线的能力从而提高效率其绒面呈倒金字塔状粗糙程度达到数个甚至十几微米但钙钛矿薄膜在叠层中只需要300-400纳米厚在绒面连绵起伏的锯“山谷里实现均匀沉积钙钛矿薄膜仍是目前亟待解决的问题。制备上的困难也将给异质结-钙钛矿电池的转换效率与成本带来压力。异质结-钙钛矿叠层电池产业化处于起步阶段。以目前公告情况来看，仅有杭萧钢构子公司合特光电计划在2022年底投产首条异质结-钙钛矿叠层电池中试线计划产能100MW，一期目标量产转换效率28未来目标30以上设备方面合特光电采用外购改装模式嵌入新材料新工艺调节半导体材料带隙和界面钝化，未来预期可达30以上转化效率。表：杭萧钢构叠层电池规划产线产能设备备注子公司合特光电计划在202年底投产首条异质结钙钛矿叠层电池中试线10外购设备自主改造一期目标量产效率28，未来目标30以上；尺寸16m与18m杭萧钢构公司公告，TCO玻璃：钙钛矿电池核心材料，新蓝海放量可期钙钛矿电池所需的材料包括封装材料和电极材料，其中TCO玻璃是最核心的材料，从成本构成来看，玻璃及其他封装材料占比最高，占比，另外是电极材料（靶材）占比约3.9。TCO玻璃即透明导电氧化物镀膜玻璃，通过在平板玻璃表面镀上一层透明的导电氧化薄膜使得玻璃具有透光和导电的作用从而能够有效地收集光生载流子而不能引入不必要的串联电阻，其膜材料主要包括n、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。图2：钙钛矿电池成本结构玻璃及他封材料,.%人工成本,.%固定资产旧.%能源动力,.%

电极材料,.%钙钛矿,.%资料来源：华尔街见闻、协鑫光电、注：以协鑫光电02年数据为例TCO玻璃按照导电氧化物的不同主要分为IT、FTO和AZO三种。ITO玻璃是掺杂锡的氧化铟（InOn）导电玻璃，技术发展非常成熟，主要通过磁控溅射工艺生产，具有导电性好、透过率高、膜层牢固等特点初期曾应用于光伏电池的前电极但随着光吸收能要求的提高，ITO玻璃由于无法提高光散射能力和其较差的激光刻蚀性能、在等离子中不够稳定等原因，现已不再是光伏电池主流的电极玻璃而主要运用在显示屏、触控面领域FTO是掺杂氟的氧化（nOF导电玻璃发展较为成熟主要通过化学气相沉积法生产是当下薄膜电池主流的电极材料尽管导电性略差于ITO玻璃但具有成本低、激光刻蚀容易光学性能适宜等优点AO是掺杂铝的氧化（nOl导电玻璃主要通过磁控溅射工艺生产，但也可以通过化学气相沉积、溶胶凝胶法等工艺进行镀膜具透光率高导电性优稳定性好等特点与ITO玻璃相比AO玻璃光电性能接近且原材料易得，生产成本较低，在等离子体中性能更为稳定，与FTO玻璃相比，AO玻璃的导电性光透过率更优日后有替代ITOFTO的可能但O玻璃也存在膜层偏软耐潮性差等缺点，现阶段市场空间仍较小。表：TO玻璃分类CO种类成分主要应用领域主要镀膜工艺优点缺点ITO掺杂锡的氧化铟I23Sn）显示屏、触控面板磁控溅射（D）导电性好、透过率高、膜层牢固光散射能力差激光刻蚀性能差、稳定性差FTO掺杂氟的氧化锡S2F）薄膜电池化学气相沉积（CD）成本低激光刻蚀容易、光学性能适宜方阻大、透过率偏低AZO掺杂铝的氧化锌Zl）显示、薄膜电池磁控溅射（D）透光率高、导电性优、稳定性好膜层偏软、耐潮性较差、刻蚀后难以长时间存放《TCO玻璃的应用及制备方法》（刘国龙等.2010）、根据镀膜工艺是否与玻璃生产线结合TCO玻璃的生产工艺可分为在线镀膜与离线镀膜其中在线镀膜优势明显。在线TCO镀膜玻璃生产工艺主要采用化学气相沉积（CD）术沉积氧化物是生产工艺的核心技术膜层厚度折射率膜层结构等参数将对产品质量起到关键作用,在线TCO玻璃生产工艺具有工艺设备相对简单涂层与基体结合强度高膜层坚硬耐用强度耐侵蚀稳定性等指标好可以长期储存可以热弯夹层钢化，二次加工性能优良等优点离线TCO镀膜玻璃生产工艺即可采用物理气相沉积（PD又可采用化学气相沉积法（CD），但主流方式还是采用D中的磁控溅射技术，相于在线技术离线设备投资价格昂贵能耗高产品耐磨性差膜层易氧化存储要求高镀膜前需要清洗等步骤，二次加工性能差。图：在线镀膜艺示意图 图：TO镀膜机在浮法玻璃产线上位置示意资料来源《TCO玻璃的应用及制备方法（刘国龙等.2010

资料来源：《在线Lw-ETCO镀膜玻璃工艺》（孟庆瑞.2022），图：离线O玻璃生产工艺示意图 图：离线镀膜生产线简图 《蒸汽发生器在O玻璃生产中的应用（蒋振伟等.04

《O玻璃的应用及制备方法》（刘国龙等.00），表：TO玻璃生产工艺对比生产工艺 使用技术类别 反应原理 工艺流程离线镀膜 （主流）物理气 电子在电场的作用下离线镀膜 （主流）物理气 电子在电场的作用下与氩原子发生碰 离线TCO镀膜玻璃生产工艺程主要包括玻璃预相沉积法（D）撞激发出二次电子和A+而后A+ 处理、上片、磨边、清洗、加热、镀膜、再加热化学气相沉积法 在阴阳极的电场作用下被加速以高能 退火冷却在线检测喷（刻蚀下片核（CD） 量轰击阴极靶材而发生能量交换靶材 心环节主要是玻璃原片进入加热炉由加热炉提供（CD）技术

原料以气态的形式输送到玻璃板上方并扩散到高温玻璃板表面，经过吸附化学分解反应、再沉积合成镀膜膜层反应副产品伴随着载体气体排出镀膜区，沉积氧化物是生产工艺的核心技术膜层厚度折射率膜层结构等参数将对产品质量起到关键作用。

在线TCO镀膜工艺位于浮法璃生产线锡槽冷端，玻璃板温度在60～00，镀膜原料利用玻璃板自身热能采用化学气相沉积工艺通过两特制的多功能镀膜机在高温玻璃板表面连续镀两层膜层上面一层称之为顶膜起到保温隔热及电的作用另一层称之为底膜起到隔离阻止玻中碱金属离子向功能膜层渗透并破坏膜层结构和消色的作用锡槽上游安装底膜机下游安装顶机。表面溅射出原子表面溅射出原子最终在基片上沉积成 化学沉积反应所需要的温度进入镀膜单元1膜。 行第一次TCO镀膜然后进再加热炉进入镀膜单元2进行第二次CO膜然后进行退火生产出合格的TCO玻璃。资料来源：《在线Lw-ETCO镀膜玻璃工艺》（孟庆瑞.2022）、《TCO玻璃的应用及制备方法》（刘国龙等，2010）、TCO玻璃供应商国外主要是日本板硝子，国内主要是金晶科技、日本旭硝子等企业。金晶科技是国内最大的TCO玻璃生产企业，在技术、产能方面均处于国内领先地位，充分占据先发优势，当前国内整体需求仍然较低，未来随着钙钛矿电池发展，对TCO玻璃求或有大幅上升中长期来看旗滨等浮法玻璃龙头也有进入的可能TCO玻璃的原片超白浮法玻璃目前具备超白浮法玻璃原片产能的企业仅0家主要集中在南玻金晶、旗滨、信义等头部企业，总产能约1380T/D，由于TCO玻璃原片—超白浮法玻璃产能已严禁新增，因此没有原片产能储备的企业将更难参与TCO玻璃市场。表：行业超白浮法玻璃产能省份公司生产线名称日熔量吨)品种河北河北南玻玻璃有限公司南玻二线900超白天津天津耀皮玻璃有限公司耀皮一线550超白山东山东金晶科技股份有限公司博山三线600超白山东山东金晶科技股份有限公司金晶五线600超白山东滕州金晶玻璃有限公司滕州四线800超白江苏吴江南玻玻璃有限公司吴江一线600超白安徽信义节能玻璃(芜湖)有限公司芜湖二线700超白湖北咸宁南玻玻璃有限公司咸宁一线700超白湖南郴州旗滨光伏光电玻璃有限公司郴州一线100超白（光伏产业）湖南湖南雁翔湘实业有限公司一线100白玻超白河南河南安彩高科股份有限公司安彩线600超白河南中建材（濮阳）光电材料有限公司一线400超白广东信义超薄玻璃（东莞）有限公司东莞信义二线700超白广东清远南玻节能新材料有限公司超白线700超白福建漳州旗滨玻璃有限公司漳州七线500超白海南信义玻璃（海南）有限公司海南四线600白玻超白四川成都南玻玻璃有限公司南玻一线500超白四川成都南玻玻璃有限公司南玻二线700超白重庆重庆金富源玻璃有限公司一线450超白宁夏宁夏石嘴山金晶科技有限公司浮法一线650超白辽宁旭硝子特种玻璃（大连）有限公司旭硝子一线600超白白玻资料来源：卓创资讯、金晶科技成立与1999年是一家以玻璃、纯碱及其延伸产品的开发、生产、加工、经营为主业进军太阳能新材料节能新材料领域的大型集团公司公司是目前国内唯一能量产TCO玻璃的企业公司现有两条年产1500万平米的TCO玻璃产线拥有自主知识产权另有两条原片产线储备同时公司在马来西亚建设的1条TCO玻璃产线也有望于今投产，预计总产能或超过6000万平米。目前国内方面公司已为部分碲化镉、钙钛矿电池企业供货。日本板硝子成立于1918年于2006年收购英国皮尔金顿后成为世界上最大的建筑汽车和技术玻璃制造商之一产品销往全球100多个国家全球共有大约26000员工2022财年营业总收入为6006亿日元1989年板硝子开始给FirstSolar供应TCO玻璃2020年，板硝子先后投产了越南和美国两条TCO玻璃在线镀膜产线，日熔炼能力分别为吨和600吨目前板硝子在全球共有27条浮法玻璃生产线7条在线镀膜产（不全用于TCO玻璃生产）。图：板硝子全球浮法玻璃生线布局（截至202年6月） 图：板硝子在线镀膜产线布（截至202年6月） 板硝子官网公告、 板硝子官网公告、日本旭硝子成立于1907，是日本第一家平板玻