随着双碳时代的开启，新能源成为近几年的热门投资赛道，其中又以光伏景气度最佳。光伏太阳能发电，从晶硅到非晶硅的薄膜电池及化合物电池，技术发展日新月异，下一代突破性的光伏发电技术很可能是由钙钛矿引领的，钙钛矿太阳能电池相对晶硅电池有什么优势？目前处于产业化的哪个阶段？

钙钛矿其实不是钙、也不是钛、更不是矿，钙钛矿指一大类化合物，具有与矿物钙钛氧化物相同的晶体结构，是分子通式为ABX3的一类晶体材料，早在1839年，德国有位科学家GustavRose，他发现了一种矿物，其元素组成为CaTiO3，后来人们将具有这种晶体结构的物质统称为钙钛矿。这种晶体结构是一种立方体晶形，具有很强的光电转换效率。

钙钛矿太阳能电池（PSCs）就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，属于第三代太阳能薄膜电池，区别于目前主流的晶硅电池。

晶硅电池（包括多晶硅、单晶硅，PERC、TOPCON，甚至是异质结HJT电池）理论极限转换效率大约在30%以内，但是钙钛矿电池，它的理论效率可以达到33%，特别是钙钛矿和晶硅叠在一起的晶硅/钙钛矿叠层电池的理论转换效率可以接近40%，如果在钙钛矿中掺杂新型材料，理论转换效率最高可达45%，这是远远高于目前晶硅电池转换效率的，当然这只是理论效率，从理论效率到实验室效率已经迈出了一大步，从实验室效率再到真正商业化量产之后的产业效率还有很长的路要走。

除了转换效率高，钙钛矿电池还有很多好处，比如成本低，钙钛矿是一大类化合物，它的原材料都是基础化工材料，不是什么稀有元素，很容易获得，而制作晶硅电池的材料硅就贵多了，因此在晶硅统治的光伏世界，硅料的价格影响整个产业链的产能及效益。

除了原材料成本低，钙钛矿太阳能电池的能耗也更低，因为钙钛矿的整个生产过程工艺温度都很低，钙钛矿产线上工艺温度最高不会超过120度，而晶硅电池制造的前端有很多1000多度的高温，比如说像做硅料，还有后面的拉晶切片都是要到1400度以上；所以晶硅的整个生产能耗远远高于钙钛矿。

从整个产业链的角度来看，钙钛矿太阳能电池产业链具备天然垂直一体的特性，相比目前晶硅电池产业链，整个产业链条显著缩短，从目前钙钛矿行业先行者的生产流程构建来看，钙钛矿太阳能电池的生产流程简单，可在45分钟内将玻璃、胶膜、靶材、化工原料在单一工厂内加工成为组件，产业链显著缩短，价值高度集中。而晶硅电池需要在四个不同工厂（环节）内分别加工硅料、硅片、电池、组件，此过程需要至少耗时3天。在我国目前庞大的光伏产业链条上，硅料、硅片、电池、组件每个环节都有大量玩家，而且巨头林立，浪潮汹涌。随着钙钛矿的出现和推进，现在把持晶硅链条各个环节的巨头们是不是面临着来自未来的威胁呢？

从目前情况来看，钙钛矿离真正商业化量产还比较遥远，形成对现有晶硅路线的挑战甚至颠覆将是很多年以后的事情。从钙钛矿的物理结构来看它的生产过程，如PVD镀膜、涂布、激光划线、封装等全流程，在还没能真正实现量产的时候它从设备、材料体系到制造工艺，都有着需要跨越的巨大挑战。这些挑战中有一些环节相对好一点，比如 PVD镀膜、激光划线这些在面板行业和传统薄膜光伏行业都有参照，但钙钛矿的结晶工艺（涂布环节）是一个全新的工艺过程。根据业内人士的分享，钙钛矿比较大的难点在于制造工艺流程的控制，特别是结晶的控制，实验室中测试的钙钛矿电池都是小面积，比如1 cm²，钙钛矿在小尺寸可以用手工的操作来获得一个比较好的晶体，但是当尺寸大到一定程度必须基于量产工艺。要从实验室的1cm²扩展到实际应用中1m²或者更大面积，在这个大面积掩模上的各个位置的溶剂以一个均一的恒定速度挥发掉，从而形成一个均一稳定的钙钛矿薄膜，这是工艺上最大的挑战。解决这些问题还需要时间。

虽然钙钛矿作为太阳能电池未来的发展方向还有很长的路要走，预计到2024-2025年才会有GW级的量产规模，目前对于钙钛矿的关注主要还是集中设备端的研发、生产和交付上，产业界已经有很多企业开始研发并陆续交付相关的生产设备，毕竟产业革新，设备先行。钙钛矿电池制备涉及到四大类设备，分别是镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备，其中又以镀膜设备最为核心。目前已经有企业量产了团簇型多腔式蒸镀设备，还有的企业推出了等离子体镀膜RPD设备，以及本土非常优秀的涂膜设备企业，成为国内首个可提供高品质量产电子级精密狭缝涂布设备的本土公司。目前有些设备大厂已经能够负担起钙钛矿量产里面大设备的环节，比如PVD、激光、涂布机等，还有些重要的辅助设备也会从很多小而美的企业涌现出来，一旦出现突破性的技术及设备量产，将带来巨大的投资机会。

除了设备，在材料端，上文也提到过，钙钛矿产业链很短，它不像晶硅还分成硅料、硅片、电池、组件四个大环节。钙钛矿产业链上游材料来看，玻璃胶膜主要的变化就是钙钛矿不再需要银浆了，然后玻璃在里面成本占比是最大的，钙钛矿时代，可能玻璃厂特别是FTO玻璃就是最重要的上游材料。

 从更长的时间维度来看，如果钙钛矿能真如理论效率、实验室效率那样，在实际的量产工艺中达到较高的效率实现，那么钙钛矿一定会成为市场的主流，这将是一个巨大的技术迭代，值得我们长期重点的关注及跟踪产业进展。

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