（报告出品方：华泰证券）
【钙钛矿：第三代电池佼佼者，产业化潜力较大】
钙钛矿在十年里效率直追晶硅，发展前景很不错。
钙钛矿这种矿物质，化学通式是ABX3，结构为正八面体。在太阳能电池的应用方面，A是单价阳离子，一般是甲胺阳离子（MA+，也就是CpNp +）、Cs+或者甲脒阳离子（FA+，即(Np)2CH+），X为卤素阴离子（Cl -、Br -、I -），B包含Pb2+、Sn2+、Bi2+等。
晶硅在实验室里的效率遇到瓶颈了，钙钛矿在实验室的效率呢，这十多年间超过了晶硅。晶硅电池效率在20世纪70年代的时候是13%、14%，2017年之后就一直停在26.7%了。钙钛矿最早是2009年被日本科学家拿来发电的，当时转换效率只有3.8%。2012年，牛津大学的Henry Snaith发现钙钛矿能当太阳能电池的主要成分，不只是做敏化剂，打这起，合成钙钛矿就在太阳能光伏研究领域正式开始使用了。过了10多年，单结钙钛矿电池在实验室的效率达到了25.6%，跟隆基2022年11月创造的HJT晶硅电池26.8%的实验室效率纪录很接近了。单结钙钛矿电池理论上的转化效率能到33%，这比晶硅电池29.4%的极限效率要高。
结构多种多样，材料体系还没定型呢。
主流的结构包括介孔、正式平面和反式平面这几种。
钙钛矿电池是由多个功能层堆叠而成的，其结构大体上能分成三种：介孔结构、正式平面结构和反式平面结构。具体如下：1) 介孔结构是钙钛矿电池最早出现的结构，它主要的特点是把二氧化钛当作介孔骨架来实现电子的转移和传输，成膜均匀又光滑，光电转换效果也不错。不过呢，介孔结构经常得进行高温烧结，这对大规模生产和柔性器件的制作是不利的。2) 正式平面结构和介孔结构挺像的，但是没有介孔电子传输层，这样就减少了高温烧结二氧化钛的步骤，制作工艺更简单了，而且和介孔结构比起来能得到更高的开路电压。可就是因为少了介孔层，正式平面结构的电池分散空间电场的能力比较弱，所以转化效率比介孔结构稍微差一点。此外，正式平面结构常常使用对湿度和热稳定性不好的有机空穴传输层，这就影响到电池的稳定性了。3) 反式平面结构基本是按照TCO玻璃、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层和金属电极这样的顺序组成的，它的电荷流向和正式结构不一样，空穴是流向导电玻璃的，电子是流向金属对电极的。反式结构还有制作工艺简单、成膜温度低、和叠层电池器件结构兼容性好这些优点，它是钙钛矿电池厂商在产业化进程里采用的主要结构，不过它的光电转换效率和正式结构相比还是有一定差距的。
材料体系还没定型呢，各个膜层都有不少选择。
TCO导电玻璃：在产业里，常用的TCO导电玻璃有ITO、FTO和AZO这三类玻璃。它们分别拿In2O3、SnO2和ZnO当作靶材。ITO的电导率高、透过率也高，以前在光伏领域用得很多。可是产业对光吸收性能的要求越来越严了，TCO玻璃得有增强光散射的本事才行，ITO很难做到这一点，所以就慢慢被FTO取代了。FTO的导电性能跟ITO比差一点，不过它成本低、膜层硬、光学性能合适，现在是光伏玻璃领域的主流产品。AZO的光电性能和ITO差不多，而且AZO的原材料容易得到，生产成本低，在以后产业化的过程中有很大潜力。电子传输层（ETL）：产业上常用的电子传输层材料有金属氧化物、有机小分子和复合材料。金属氧化物里有二氧化钛(TiO2)和二氧化锡(SnO2)，有机小分子主要是富勒烯及其衍生物，复合材料包括像TiO2/Al2O3这样由绝缘材料框架和TiO2组成的复合材料，还有掺杂了其他元素（比如钇）的石墨烯/TiO2纳米颗粒复合材料。二氧化钛是最早用而且用得最广的电子传输层材料，主要是因为它和钙钛矿的能级比较匹配，能有效地传输电子，还能阻挡空穴，而且价格比较便宜。但是制备TiO2的时候往往得在500℃以上高温烧结来提高传输性能，这个过程限制了TiO2在柔性衬底上的应用，也影响了它产业化的进程。SnO2的电导率和载流子迁移率比较高，制备温度又低，是比较理想的电子传输层材料。所以现在产业界都在广泛研究SnO2，想在产业化进程里把TiO2给替代掉。
钙钛矿吸光层：吸光层通常会用有机 - 无机混合钙钛矿化合物前驱液这种材料，现在主流工艺大多用MAPbI3之类的。钙钛矿电池的原材料特别多，而且配前驱体溶液没什么复杂工序，对试剂纯度要求也不高。空穴传输层（HTL）：空穴传输层的材料分有机和无机这两大类。最常使用的有机材料有Spiro - OMeTAD、PTAA、PEDOT:PSS等。不过有机空穴材料合成起来麻烦，还很贵，大多是在实验室里用，而且像PEDOT:PSS这样的部分材料有酸性和吸湿性，会让钙钛矿吸光层材料衰减得更快。产业方面大多用无机材料来替代有机材料，这样能提高电池寿命，降低生产成本。常用的无机空穴材料包含Cu2O、CuI、CuSCN、NiOx等。无机空穴传输层还有稳定性好、空穴迁移率高、光学带隙宽等优点，只是目前在HTL用无机材料的时候，钙钛矿电池的效率没有用有机空穴传输材料时高。电极层：产业方面大多用铜、银等金属电极，或者金属氧化物之类的作为电极层材料，碳电极也正在尝试使用。
备制路径多种多样，涂布、RPD、蒸镀、磁控溅射是主流方法。
拿反式平面结构来说，钙钛矿的工艺流程大致有下面这些步骤，钙钛矿膜层的制备是最难的，钙钛矿/HTL/ETL层的制备都有不同的技术路线：顶电极ITO/FTO玻璃上线→激光刻蚀→清洗→制作空穴传输层→退火/干燥→制作钙钛矿吸光层→退火烘干→制作电子传输层→退火/干燥→激光刻蚀→制作电池层→激光刻蚀→激光清边→测试分拣→封装。
钙钛矿吸光层的制备工艺，在实验室里通常是旋涂，而在产业界涂布是主流。
钙钛矿吸光层的制备技术多种多样，大概能分成五大类，分别是：(1)溶液涂布法，这其中又有刮刀涂布法、狭缝涂布法和丝网印刷法；(2)旋涂法，具体分为一步旋涂法和两步旋涂法；(3)喷涂法和喷墨打印法；(4)软膜覆盖法；(5)气相沉积法。
电子传输层、空穴传输层和电极层的制备有不少可选择的路径。
透明导电基底一般是直接从玻璃厂商那儿买来的，然后企业再对它进行刻蚀之类的处理，这样就能进行后续功能层的制备了。电子传输层沉积和空穴传输层沉积的技术路线差不多，基本上有PVD（包括磁控溅射和蒸镀法）、反应等离子沉积（RPD）和狭缝涂布这三大类，电极层主要用的是PVD技术。现在，工业界制备钙钛矿电池的主流路线有PVD→PVD→狭缝涂布→RPD（或者PVD）→PVD、PVD→狭缝涂布→狭缝涂布→狭缝涂布→PVD和PVD→PVD→气相沉积→PVD→PVD这三大类，不同的路线都有各自的优缺点，还没有形成统一的技术路线。
激光这东西呢，就是把大尺寸的组件切成小尺寸的电池然后串起来，一共四道工序，目前还没有什么路线上的分歧。
钙钛矿电池制造的时候，还得用激光设备给电池做激光刻蚀和激光清边。激光刻蚀主要是用激光划线把膜层打开，让导通断开，这样就能形成独立的模块，把电池分片，这主要用在P1、P2和P3层上。一般来说，P1是FTO导电玻璃，P2层是钙钛矿吸光层，P3通常是镀金或者镀银的材料。在激光刻蚀的时候，一般得保证激光刻蚀的线宽和刻蚀线间距精确，还不能把之前的层级弄坏了。P4层主要靠激光设备来激光清边，把电池边缘做绝缘处理，把没用的区域去掉。
晶硅和封装工艺有比较高的相似度。
钙钛矿的封装工艺和晶硅的比较像，主要的流程就是层压，封装时关键的辅助材料是POE胶膜和丁基胶。拿协鑫光电来说，协鑫用的封装工艺包含两个封装层，具体流程如下：(1) 首先，得在钙钛矿太阳能电池的外周表面做出1nm - 1000nm的第一封装层。这个第一封装层是由致密的金属化合物沉积而成的，它的作用是阻止钙钛矿电池和外界进行物质交换。像Al2O3、TiO2、SnO2、ZnO、ZnS等都能作为金属化合物，在制备的时候，化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)、原子层沉积(ALD)这几种工艺随便选一种都行。(2) 接着，在第一封装层的表面弄上热熔胶来形成第二封装层，这个第二封装层的材质可以用POE膜，厚度在100μm - 2mm之间。(3) 最后，用层压机把热熔胶膜和第一封装层以及背板粘到一起，这样就形成了钙钛矿电池组件完整的封装结构。
钙钛矿产业链投资的核心环节是设备、电池和辅材。
钙钛矿电池的上游主要有原材料和设备这两块。原材料包含钙钛矿材料、TCO导电玻璃、胶膜还有光伏玻璃；在产业链的中游，有很多钙钛矿电池厂商，像协鑫光电、纤纳光电和极电光能这些龙头企业，它们的产业化进程是领先的；下游能应用在光伏产业、LED、BIPV等不少领域。从各功能层的生产要求来看，钙钛矿的生产线需要的设备大概有真空设备、涂布设备和激光设备这三大类。真空设备里有磁控溅射仪、反应式等离子体镀膜设备（RPD）设备和蒸镀机，涂布设备主要是用来制备钙钛矿吸光层的，国内的设备供应商有德沪涂膜、众能光电等，激光设备主要是对电池进行激光刻蚀和激光清边的。
【钙钛矿电池具备多优势，但仍有两大挑战需解决】
理论上效率更高、成本更低，发电量更多，应用场景更广泛。
跟晶硅比起来，钙钛矿有四个优势，就是理论效率更高、理论成本更低、发电量更高，还有应用场景更广。
优势一：极限效率很高。
钙钛矿电池的极限转换效率比传统晶硅太阳能电池高，主要是因为钙钛矿材料的禁带宽度和最优带隙的区间特别接近。而且，钙钛矿材料的带隙宽度能够连续控制，这样就容易和晶硅电池做成高效叠层器件，能进一步提升理论转化效率的上限。
单结太阳能电池吸光层材料的禁带宽度得合适才行。其最优带隙区间在1.3 - 1.5eV，像MAPbI3、FAPbI3这些常用的钙钛矿材料，它们的禁带宽度处于1.5 - 1.6eV之间，理论上转化效率都能超30%。
(2)材料的带隙宽度能连续控制：A、B、X的含量不一样，得到的钙钛矿材料组分就不同，相应材料的带隙和能级分布也会有差别。要是对钙钛矿的A、B、X位进行组分调节，就能让带隙宽度在1.17 - 2.8eV这个范围里连续可控。带隙大小决定了电池吸收光子的能量范围，所以可调节的带隙宽度给钙钛矿和晶硅电池叠层器件的制备提供了不少选择，有助于让两者的吸收光谱互补，光电转换效率最高能到47%。
(3)钙钛矿电池的效率就等于组件功率。现在TOPCon电池片量产效率大概是25%，不过封装成组件后的效率通常在22%上下，会有2% - 3%的组件效率损失（CTM Loss），钙钛矿电池就没有CTM Loss，其电池片效率能直接和组件功率相比，在产业化进程里优势很明显。
第二个优势是成本低。
和传统晶硅电池比起来，钙钛矿电池在成本上有明显优势，主要表现在初始投资额、材料成本和能耗成本这三个方面。其一，初始投资额少。协鑫光电预计，等技术成熟后，5 - 10GW钙钛矿电池的设备投资金额大概是5 - 6亿元/GW，差不多是晶硅电池整套产业链设备成本的一半。其二，材料成本低。钙钛矿材料的光吸收能力特别好，光吸收系数能达到105的量级，所以原材料用得少，电池吸光层特别薄，在材料成本上就有优势了。钙钛矿吸光层的厚度大概是400nm，加上除玻璃外的其他功能层，总厚度约为1um，可是晶硅电池里的硅片厚度一般是150um。其三，能耗成本低。钙钛矿电池在制备时对原材料纯度的要求没那么高，通常纯度在90%左右的原材料就能做出效率在20%以上的钙钛矿电池。但晶硅电池对材料纯度要求特别高，得达到99.9999%以上，这样一来，钙钛矿电池就不用像晶硅电池那样进行高温提纯的步骤了，能耗也就有效降低了。我们算过，晶硅制造能耗大概是0.31 KWh/W，钙钛矿组件制造能耗仅为0.12KWh/W。
第三个优势是发电量高。
(1)抗衰减能力强，没有PID、LID效应。PID和LID效应是晶硅电池效率下降的重要因素。PID效应主要是钠离子在电场作用下朝着电池片表面移动并聚集才产生的，LID效应是硼元素扩散导致的，这些杂质的扩散量往往是百万分之一级别的。钙钛矿材料对杂质的接受程度比晶硅材料强多了，百万分之一级别的杂质形成和扩散并不会让钙钛矿电池的发电性能有明显变化，所以钙钛矿电池抗衰减性好。协鑫光电的数据显示，在实验室里，钙钛矿电池能连续工作9000小时都不衰减，晶硅电池工作1000小时左右就开始衰减了。(2)钙钛矿电池低热斑效应、温度系数低，和传统晶硅电池比起来，在高温环境里能耗损失少，组件输出性能更好。(3)弱光效应佳：从早上5点到晚上9点钙钛矿电池都能发电，阴雨天发电效果也不错。
优势四是轻薄又美观，而且应用场景很多。
BIPV，也就是光伏建筑一体化，这是一种把光伏发电设备整合到建筑里的专业技术。这么做既能用上可再生能源，又能让建筑能耗降下来。不过呢，BIPV组件比较看重外观设计，还得有比较好的透明度，而晶硅电池在这方面恰恰不占优势。钙钛矿材料就不一样了，它轻薄又好看，安装起来也方便，颜色还能调整。所以它能做成那种透光均匀柔和的、彩色的玻璃，让光伏组件既实用，又能和建筑设施的美观完美地结合起来，在目前来说，它是BIPV材料里最好的选择。
产业化在很大程度上还存在效率低、稳定性差这两大让人疑虑的地方，不过部分问题已经有解决的办法了。
钙钛矿电池的这些优势在业内已经得到广泛认可了，不过在它走向产业化的过程中，还有两个很让人头疼的问题急需解决，一个是大面积制备的时候效率会下降，另一个是稳定性不太好。现在产业方面已经有不少解决的想法了，有些问题也已经有解决的办法了。
产业化的第二个疑虑：稳定性不好。
钙钛矿稳定性差是环境因素和内部因素共同作用的结果。钙钛矿吸光层的稳定性受环境因素影响，它容易水解，在高温下容易分解，温度变化时会发生相变，光照和有氧气时会光致分解等。并且，吸光层还会受到电荷传输层和电极材料的影响。就拿正向结构来说，TiO2/ZnO作电子传输层，在光照下产生的光生空穴会催化分解吸光层；Spiro - OMeTAD作空穴传输层时，容易受吸光层碘离子扩散影响，导致电荷传输性能下降，而且通常会加少量有机盐来优化Spiro - OMeTAD的导电性，像锂盐、钴盐之类的，这些添加剂吸湿性很强，非常容易使Spiro - OMeTAD性能衰减，还会让钙钛矿分解。电极材料常用贵金属，不过金属原子容易扩散，这会使吸光层分解，而且钙钛矿材料离子特性明显，容易发生离子迁移，吸光层的碘离子还会腐蚀金属电极，比如银金属电极会和钙钛矿层中的碘反应生成AgI。
材料、结构和工艺一起进步，这是解决钙钛矿稳定性问题的办法。现在能通过材料配方、结构优化以及封装工艺来提升钙钛矿器件的稳定性。封装就是给器件最外面一层保护，现在产业界一般都用POE + 丁基胶这种封装方式，这样基本就解决了因为外部水氧而造成的衰减问题。钙钛矿自己内部不稳定的话，可以从材料和结构这两方面来优化，主要的方法有各个膜层的材料改性、界面工程，还有使用复合电极这些手段。
维度1：强化封装。
POE胶膜加上丁基胶这种封装方案，能很好地解决由水氧等外部因素造成的不稳定性。钙钛矿的封装和晶硅类似，不过在材料使用上得用POE胶膜加丁基胶封边的方式：1）EVA不可能完全100%聚合，没聚合的单体含羧酸，可能会和钙钛矿吸光层里的氨基（像甲胺里就有氨基）起反应，所以钙钛矿封装得用POE。而且，POE的阻水能力比EVA强多了，POE的水汽透过率只有2 - 5gm^2/day，比EVA的20 - 40gm^2/day低很多，紫外线稳定性也更强。2）丁基胶的水汽透过率比天然橡胶要少十几倍，用丁基胶封边能进一步减少水汽进入。赛伍技术做过实验，传统硅胶的水汽透过率是84gm^2/day，用丁基胶之后就只有0.25gm^2/day了。
维度2：材料的改性
材料配方在吸光层、电荷传输层和电极材料方面有改良，主要优化情况如下：1）吸光层：钙钛矿吸光层不太稳定，能混入像离子半径更小的Cs+来增强FA+与碘化物间的相互作用，不过Cs+含量提高的话效率会在一定程度下降，得权衡和优化。2）空穴传输层：现在常用的空穴传输层有掺杂后的Spiro - OMeTAD、PEDOT:PSS。但掺杂后的Spiro - OMeTAD吸水性强、不稳定，PEDOT:PSS价格便宜且导电性能不错，可它本身呈弱酸性，会腐蚀基底和钙钛矿材料，影响器件稳定性。目前产业上大多换成无机材料，例如氧化镍，但这会使效率有所降低。3）电子传输层：传统的TiO2/ZnO在光照下会产生光生空穴催化分解吸光层。SnO2不容易受光分解，而且带隙宽、吸湿性低、酸容忍性好，现在SnO2在电子传输层的应用已经比较多了。
维度3：结构优化
钙钛矿电池的结构类似三明治，它的钙钛矿层属于离子晶体，离子迁移这个问题很难避免。钙钛矿材料在中间，很容易被相邻的电荷传输层影响，空穴传输层和电子传输层也会分别受到阳极和阴极的影响。当下主流的解决办法主要有两类：1）在钙钛矿电池里加缓冲层这种方法，可以有效减少相邻层之间的相互影响。要解决内部稳定性就得重点解决离子迁移问题，离子迁移得有通道。现在实验室已经有通过增加缓冲层来提高器件稳定性的研究了，以后单独制备缓冲层是个可行的发展方向，不过因为额外制备膜层会增加成本，所以到目前为止产业界还没有厂家采用加缓冲层的工序。2）制备复合电极：银（Ag）在界面处会和钙钛矿层扩散的碘离子形成碘化银（AgI）。现在复合电极一般做成氧化铟锡（ITO） - 铜 - 氧化铟锡（ITO）这种结构，氧化铟锡（ITO）直接和组件结构接触，这样就能避免离子移动。另外，氧化铟锡（ITO）的导电性能不太好，加入铜就能提高它的导电性能。
【钙钛矿降本增效空间较大，未来空间星辰大海】
提效方面：短期内多种提效途径同时进行，从长远看，叠层能够提升效率上限。
钙钛矿电池在实验室和产业界的效率都有很大的提升空间。在实验室方面，单结的效率目前最高能达到25.7%，这是韩国蔚山国家科学技术研究所做到的。在产业方面，那些处于头部的钙钛矿相关企业，单结中试线的效率现在大概在15% - 16%左右，今年内有希望提升到18%，距离钙钛矿理论上的效率上限还有不少差距。从短期来讲，我们觉得配方优化、材料改性等多种提高效率的方法会一起使用；从长远来看，叠层是提高效率的最终办法，能突破钙钛矿效率的上限。
短期来看，配方优化、材料改性、界面修饰、钝化层这些提升效率的手段都要一起推进。
1）配方的优化。现在钙钛矿层的配方还没确定下来呢，学术界和产业界的各个相关方都在积极探索。钙钛矿材料的带隙会随着配方的不同而改变，不断调整材料体系的话，能让钙钛矿层的带隙接近最优带隙，这样发电效率就能更高。另外，用掺杂的办法也能提高效率。2）材料的改性。就拿介孔结构来说吧，现在常用的电子传输层（c - TiO?）和介孔层（m - TiO?），它们微观结构的粒子都是球形的，这种结构堆积密度高、很致密，不过效率不太高。所以可以引入一维结构的粒子，这种粒子导电性好，电荷传输能力也更强。3）制备钝化层。实验室里已经有通过添加钝化层来进行界面修饰的方案了，这么做是为了减少界面缺陷造成的效率损失，从而提高效率。现在产业界的厂商一般是把钝化材料加到钙钛矿前驱体溶液里来进行钝化的。以后对效率的要求会越来越高，等钙钛矿大规模量产达到GW级别后，单独制备钝化层的工艺有望在产业界逐步推广开来。
长期来看，叠层提效是钙钛矿提效的最终办法。
叠层结构呢，就是把不同光学带隙的电池堆起来。宽带隙的电池放在顶上，它能吸收能量高些的光子；窄带隙的电池放在底下，吸收能量低些的光子，这样就能让子电池分段利用太阳光谱了。按照叠层电池的数量，能分成双结、三结、四结等等。现在结数最多的是美国国家可再生能源实验室发布的效率达到47.1%的六结砷化镓电池，以后要是再优化优化，效率有望超过50%。虽说电池的结数能增加，效率也能提高，可成本增加这个事儿也不能不考虑。现在常见的结构是两结叠层，有钙钛矿/钙钛矿叠层和钙钛矿/晶硅叠层这两种。
两端的结构不复杂，成本也比较低，要是工艺难点被攻克了，那大规模应用的潜力就更大。叠层电池按堆叠的方式来说，可以分成两端和四端这两种。四端叠层电池是由两个单独的电池堆起来的，靠外电路连接，做起来挺简单的。不过呢，金属电极的消耗多了一倍，组件端的工艺又很复杂，这就限制了它大规模应用的前景。两端叠层电池有两个按顺序做出来的子电池，还有和这两个子电池相连的互联层，结构更简单，制作电池器件和组件花的钱更少，但是得精心设计（像顶电池和底电池之间的光学耦合、制备工艺的兼容性、互联层光学和电学的平衡之类的）才能有高效率，做起来比四端的更难。
现在晶硅叠钙钛矿是主流，全钙钛矿叠层主要是仁烁光能在布局。目前钙钛矿/晶硅叠层电池是主流：①杭萧钢构（合特光电）预计5月10日让百兆瓦钙钛矿HJT叠层电池投产，目标是电池效率达到28%；②宝馨科技成立了西安宝馨光能科技有限公司这个合资公司，负责钙钛矿 - 异质结叠层电池技术的研发工作，核心团队成员是西安电子科技大学的张春福教授和朱卫东副教授；③皇氏集团和深圳黑晶光电技术有限公司签了合作框架协议，一起推进TOPCon/钙钛矿叠层电池产品技术的研发、生产以及产品应用，预计2023年效率能到26%以上，2024年到27%以上，2025年到29%以上，最终要达到36%以上。全钙钛矿叠层方面仁烁光能是领军企业，2022年10MW的中试线已经投产了，150MW的量产线正在建设当中，公司预计2023年投产。
降本方面：降本的空间比较大，要是大规模量产的话，成本能够降到0.6 - 0.7元/W，这仅仅是晶硅极限成本的60% - 70%。
钙钛矿降低成本的空间比较大，5 - 10GW规模的量产线成本有希望降到0.6 - 0.7元/W，这仅仅是晶硅极限成本的60% - 70%。现在钙钛矿还处在产业化的初期，还没有量产，成本比较高。不过钙钛矿降低成本的空间很大，具体来说，有直接降本和间接降本两种情况。直接降本是材料、能源动力、人工等成本下降带来的；间接降本是效率提高从而摊薄成本导致的。我们预计，随着材料方面、设备方面、能源动力和人工成本的降低不断推进，再加上效率提高带来的成本摊薄，以后5 - 10GW规模的量产线成本有望降到0.6 - 0.7元/W，这样就能让下游电站的平准化度电成本（LCOE）降低。从长远来看，钙钛矿的平准化度电成本（LCOE）会比晶硅极限的平准化度电成本（LCOE）低，这就打开了光伏发电降低成本的上限。
直接降低成本：材料、能源动力、设备投资额都有很大的下降空间。
降本因素之二：材料。
钙钛矿材料跟晶硅比起来，它本身有不少优势。纯度要求没那么高，只要达到95%就行，晶硅得达到99.9999%呢；它材料多样，可设计性很强，A、B、X位都有很多选择；吸光系数高而且厚度薄，吸光层厚度才0.3nm，晶硅最薄也得120um。所以钙钛矿原料用得少，价格便宜，不存在像晶硅那样原材料紧缺的情况，钙钛矿层的成本占比非常低。两层电荷传输层和金属电极在材料成本里占大头，要是规模化生产的话，材料成本有望降下来，而且随着原材料不断更替，效率能提升，成本能摊薄，材料体系也会更便宜。
降本因素之四：能耗。
钙钛矿能耗比晶硅低，这是因为钙钛矿的低温制备工艺和对原料的低纯度要求。钙钛矿对原料纯度要求不高，还能用低温工艺，最高温度就150℃。晶硅就不一样了，它对原料纯度要求高，得反复提纯，工艺最高温度能到1200℃。我们算过，从工业硅到组件晶硅，整个产业链的电耗大概是0.31 KWh/W，钙钛矿能耗是0.12KWh/W，单瓦能耗还不到晶硅的10%。电价方面呢，现在钙钛矿工厂大多在东部沿海这些电价比较高的地方，以后要是扩大规模并且搬到中西部电价低的地方，能耗成本还会进一步降低。
间接降本：全面提升效率来摊薄成本。
效率提高了，组件成本和度电成本就会下降。现在钙钛矿的效率大概在15% - 16%。按照极电光能、协鑫光电这些厂商的计划，到2023年，每平米的钙钛矿光伏产品效率能达到18%左右；2024年，GW级别的生产线效率会提高到20% - 22%；从长远看，大规模生产之后，效率有希望提高到25%。效率提高会让材料、能耗、设备折旧等成本都全面降低。我们估计，100MW级的生产线量产后，成本会控制在1.2元/W左右；1GW级的在0.9元/W左右；以后产量足够大（5 - 10GW量产的时候），有望降到0.7元/W以下。
钙钛矿能把光伏降本的上限给提高，长远来看，要是大规模生产以后，它的平准化度电成本（LCOE）比晶硅还要低呢。
钙钛矿要是达到GW级别的量产，那它的平准化度电成本（LCOE）能和PERC一样，以后要是大规模量产了，就会全方位比PERC强。我们觉得钙钛矿的LCOE从和晶硅持平到超过它，能分成三个阶段。第一阶段：钙钛矿要是达到百兆瓦级的量产，转换效率能到18%，要是组件能用15年，那钙钛矿的LCOE大体上就能和现在PERC电站的LCOE一样了。第二阶段：晶硅电池成本最低差不多是1元/瓦，要是一体化毛利率是15%，那不含税的售价大概就是1.2元/瓦左右。按照PERC电池效率23.5%、组件功率21%来算，25年的晶硅电站度电成本大概是0.27元/瓦。钙钛矿在GW级量产的时候效率是20%，组件成本是0.94元/瓦，要是一体化毛利率是15%，组件价格就是1.10元/瓦，要是钙钛矿电站能用15年，那钙钛矿的LCOE就已经和PERC电站LCOE的最低成本一样了。第三阶段：钙钛矿以后要是大规模量产（5 - 10GW级别的量产），成本有望降到0.67元/瓦，那对应的钙钛矿组件价格会降到0.79元/瓦，仅仅是晶硅最低成本的65%左右，按照15年使用寿命算，对应的电站LCOE是0.24元/瓦，比晶硅电站LCOE的最低成本还低。
【从 0 到 1 进行时，2024 或成钙钛矿量产元年】
设备方面：国产厂商相继完成出货交付。
钙钛矿电池的核心设备有真空镀膜设备、激光设备和涂布设备这几种。镀膜设备方面，有些国产设备快能投入生产了。像晟成光伏，他家的团簇型多腔式蒸镀设备已经能量产了，还在不少客户端得到了应用；涂布设备这块，德沪涂膜在行业里比较领先，它的钙钛矿核心涂膜设备在全球的市场占有率是第一；激光设备里，迈为、杰普特、帝尔激光相关的激光设备都到了出货交付的时候了。
电池方面，现在这个产业主要是百兆瓦级别的。2024年可能会成为钙钛矿量产的第一年。
现在产线大多是兆瓦级别的，到2024年很可能实现GW级别的落地。当下钙钛矿技术还在探索阶段，产能规模大多是兆瓦级的中试线。2020 - 2021年的时候，像协鑫光电、纤纳光电和极电光能这些行业里领先的企业开始建设百兆瓦级的中试线了。虽然有组件陆陆续续被生产出来，但是整体成品的稳定性和光电性还得测试，生产线的工艺流程也得不断完善。新加入的企业像奥联电子、宁德时代、曜能科技、合特光能也都在加大对钙钛矿新技术的投入，积极推进兆瓦级中试线的建设。
协鑫光电在钙钛矿赛道上处于领跑地位，其首条大面积钙钛矿产业线即将量产。
昆山协鑫光电材料有限公司在2019年成立，它归属于全国新能源行业的领先企业协鑫（集团）控股有限公司，主要进行钙钛矿太阳能组件的研发和生产工作。这公司是全球唯一得到钙钛矿组件实用化产品商业认证的企业，在钙钛矿太阳能组件的研发与生产上处于全球领先地位。到2022年6月的时候，公司总共申请了106项专利，发明专利有58项，实用新型专利是47项，外观设计专利为1项。协鑫光电是钙钛矿行业里的龙头企业，也是大面积组件效率纪录的创造者。在钙钛矿电池这块，协鑫光电在2019年就完成了45cm65cm尺寸的钙钛矿组件效率认证。这个认证是由全球最具权威性的光伏组件商业认证机构TüV Rheinland做的，效率达到了15.31%（现在已经提高到17%），这是到目前为止全球面积最大且组件效率认证最高的钙钛矿组件。
全球首条大面积钙钛矿中试线进展良好，预计2023年能把产线跑通。2020年的时候，协鑫光电就在昆山平谦国际产业园开始打造全球首条100MW钙钛矿光伏组件量产线了。到了2021年9月，这条钙钛矿光伏生产线就已经建好了。2022年5月13日，协鑫光电宣称完成了数亿元人民币的B轮融资，这笔钱会用来进一步完善公司100MW钙钛矿生产线和相关工艺。按照公司的规划，2023年100MW产线有希望达到达产状态，效率能达到18%。百兆瓦级的产线跑通之后，就会启动GW级的建设计划，公司预计在2024 - 2025年GW级产线能建成，量产效率能达到20% - 22%。
纤纳光电：钙钛矿领域的头部企业，全球最先推出钙钛矿组件。
纤纳光电在2015年成立，是全世界有名的钙钛矿光伏技术领先企业。总部位于杭州，在浙江有好几个分支机构。它一直致力于「钙钛矿前沿技术、钙钛矿材料研究、相关产品及高端装备的设计研发、低碳制造和市场化应用」，慢慢构建创新、绿色、安全又高效的钙钛矿清洁能源体系。纤纳光电坚持自主创新，已经7次刷新钙钛矿太阳能组件光电转换效率的世界纪录了，还拿到了全球首个钙钛矿组件稳定性认证以及多倍加严认证，在全球总共申报了300多项知识产权专利。钙钛矿组件全球最先发布。2022年5月20日，纤纳光电举办了钙钛矿α组件全球首发仪式。这条全球首个百兆瓦级0.6m1.2m钙钛矿组件产线有独特的优势：公司给这条产线配备了全球首个适合钙钛矿生产工艺流程的智能大脑，全自动设备和很多机械臂相互穿插配合，每40秒就能做出一片α组件，达成了高效、稳定、节能的连续生产。
极电光能可是钙钛矿行业里的先行者呢，24年的时候，GW级的钙钛矿生产线有望落地。
极电光能是长城控股集团旗下的企业，2018年就开始搞钙钛矿技术研发了，2020年4月在无锡落地。极电光能是个专门做钙钛矿光伏、钙钛矿光电产品研发和制造的创新型高科技企业。它的研发团队由欧洲的双料院士带头，还有国内外经验丰富的钙钛矿专家、光伏产业化技术专家一起负责，技术研发力量很强，已经总共申请了80多项核心技术专利，其中差不多90%是发明专利。极电光能的组件效率一直在提升，钙钛矿量产技术也越来越成熟。2021年，极电光能在面积为63.98平方厘米的钙钛矿光伏组件上，光电转换效率达到了20.5%；2022年4月，在300平方厘米的大尺寸钙钛矿光伏组件（子模块）上，创造了18.2%转换效率的新的世界纪录；最近，极电光能团队做出来的756平方厘米大尺寸钙钛矿光伏组件，转换效率达到了18.2%。钙钛矿组件在面积变大的时候还能保持比较高的转换效率，这就说明极电光能的钙钛矿量产技术越来越成熟了。
全球最大的中试线投产了，首条GW级的产线也快落地了。2022年12月，公司150MW钙钛矿光伏生产线正式投产，这是当前全球产能最大的中试线。该生产线的产品尺寸是1.2m0.6m，设计效率为19%，会先在BIPV领域应用，主要布局建筑光伏一体化，像光伏幕墙、立面发电石材和屋顶光伏瓦这些。2022年8月16日，极电光能和无锡锡山经济技术开发区签了战略合作协议，要投资30亿元一起布局全球首条GW级钙钛矿光伏生产线，预计今年一季度开始土建工作，2024年下半年产线建成并投产。
奥联电子要构建钙钛矿太阳能电池产业链，推进钙钛矿光伏的产业化发展。
成立光能科技子公司，涉足钙钛矿太阳能电池产业链。为了不错过钙钛矿太阳能发电技术的发展时机，公司对外投资创立钙钛矿太阳能电池公司。2022年12月，公司发公告称，公司的全资子公司海南奥联投资有限公司和自然人胥明军一起出资成立「南京奥联光能科技有限公司」，还签了【投资合作协议】，投资占比是95%比5%。按照协议，奥联光能主要负责钙钛矿太阳能电池及其制备装备的研发、生产、制备、销售等事务。胥明军一直在做军工或者科技型企业的运营管理工作，在钙钛矿技术产业化所需的材料配方、工艺研发、装备研制这些方面有核心竞争力，公司和合作方各自发挥优势的话，钙钛矿业务就能更快落地。
构建钙钛矿太阳能电池产业链，推动钙钛矿光伏产业化发展。奥联光能打算设立钙钛矿研究院，联合国内在钙钛矿研发方面领先的知名教授、专家团队，构建一个集材料配方、工艺装备、组件生产于一体的平台体系，开发刚性、半透明、柔性钙钛矿太阳能电池，钙钛矿晶硅叠层太阳能电池、钙钛矿/钙钛矿太阳能电池等的大面积和小型组件（包括但不限于这些）。按照投资合作协议的规定，为了快速推动钙钛矿太阳能电池技术产业化，能够通过直接出资、对外股权合作和其他融资途径，成立奥联光能全资、控股或者参股的钙钛矿电池生产企业，扩大钙钛矿电池的生产规模。目标是在五年内让钙钛矿电池的研发、装备制造、规模、电池效率都处在行业前列。公司规划2023年50兆瓦钙钛矿中试线投入生产，2024年600兆瓦钙钛矿装备和120兆瓦钙钛矿电池组件生产线投入生产，争取在5年内形成8吉瓦钙钛矿装备和2吉瓦钙钛矿电池组件的生产能力，让钙钛矿电池的研发、装备研制和装备制造规模、电池效率在行业里领先。
皇氏集团进军钙钛矿电池领域，推动「农光互补」。
皇氏集团花100亿元去投资建设20GW TOPCon（后来提升到26GW）的超高效太阳能电池项目。2022年8月的时候，皇氏集团就说打算投资建设20GW N型TOPCon高效晶硅太阳能电池项目，这就正式进入光伏行业了。现在呢，公司这个TOPCon太阳能电池项目的一期工程已经开工了。预计在2023年4月设备进厂调试，2023年打算让5GW电池生产线开始生产，到2024年再增加8GW生产线投入生产。另外，公司还和中国科学院(宁波)材料研究所达成了战略合作，在钙钛矿叠加TOPCon电池、光热一体化这些前沿技术方面，都在做相应的技术储备呢。
2023年1月31日，皇氏集团的控股子公司皇氏农光互补和深圳黑晶光电签了钙钛矿/晶硅叠层技术合作框架协议，协议一签就管两年。这是要加强对外合作，往钙钛矿/晶硅叠层电池领域发展。按照协议，深圳黑晶光电得靠自己的技术研发和生产能力去研究开发TOPCon/钙钛矿叠层电池技术，像产品做实验、技术调整和更新之类的事都得干。这些技术要用在皇氏集团TOPCon电池的生产上，给提高皇氏集团TOPCon电池效能提供技术支持和服务。目标是2023年效率能到26%以上，2024年到27%以上，2025年到29%以上，最终要实现36%以上。
（这篇文章只是用来参考的，并不代表我们的任何投资建议。要是想使用相关信息的话，请查看报告原文。）
精选报告来源：【未来智库】。「链接」
