科学家将钙钛矿和硅串联，有望开发出高效商用太阳能电池

瞻观前沿

2009年，研究人员证明，由钙钛矿(特别是甲基铵溴化铅和甲基铵碘化铅)制成的太阳能电池具有优异的光吸收能力。这些材料被称为卤化铅钙钛矿或简称钙钛矿，标志着光伏研究新途径的开始。如今，很明显，未来的太阳能电池很可能将这些钙钛矿与传统硅结合起来。

Erkan Aydin、Stefaan De Wolf 和来自 KAUST 的团队研究了如何将这种串联技术走出实验室并扩大规模用于商业制造。他们认为，同时使用钙钛矿和硅太阳能电池可以最大限度地减少未转化为电荷的损失，从而更好地利用阳光。

研究团队描绘了串联太阳能电池制造的发展，这些发展可以增加尺寸和功率转换效率。但他们强调，需要其他方法才能使其具有商业可行性。他们认为，最大的挑战是提高钙钛矿子电池的可靠性，需要更加集中的努力来实现长期稳定的设备。

概念验证串联模块已经推出。然而，考虑到重大的实际挑战，目前尚不清楚钙钛矿/硅串联材料何时能达到市场级别。然而，成功开发高效商用太阳能电池对于满足日益增长的能源需求同时减少对环境的影响至关重要。

(图片来源：摄图网)

技术价值观察

钙钛矿电池属于第三代新型太阳能电池，产品结构原理和硅基电池差异较大，需全新的工艺流程和产线设备，因此产业链环节差异较大。

钙钛矿电池产业链上游包括TCO玻璃、靶材、POE胶膜、丁基胶等辅材以及镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等设备，其中以镀膜设备(PVD、RPD)、涂布机、激光设备为核心;中游为钙钛矿电池及组件制造;下游为钙钛矿电池应用，包括BIPV(光伏建筑一体化)、车载光伏、室内光伏等。

科学家把钙钛矿与传统硅结合，开发出高效商用太阳能电池，并研究了如何将这种串联技术走出实验室并扩大规模用于商业制造。该技术处于钙钛矿电池产业链中游环节。

宏观市场观察

中国钙钛矿电池行业竞争者入场进程

从企业入场进程来看，天合光能、隆基绿能、晶澳科技等上市企业均较早入局电池行业;纤纳光电、万度光能、曜能科技、大正微纳、协鑫光电等非上市企业集中于2015年之后入场，专注钙钛矿电池研发;仁烁光能最晚入场，于2021年成立，为行业内唯一一家全钙钛矿叠层电池企业。

钙钛矿设备端各环节均有本土化布局

钙钛矿电池组件生产共需要镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备四种设备，其中，镀膜设备供应商包括捷佳伟创、京山轻机、微导纳米、众能光电、理想晶延、红太阳、奥来德等;涂布设备供应商包括德沪涂膜、曼恩斯特;激光设备供应商包括大族激光、帝尔激光、德龙激光、迈为股份、杰普特等;封装设备供应商主要有弗斯迈。钙钛矿组件生产中材料、工艺、设备互相配合铸就钙钛矿企业的核心竞争力。

钙钛矿设备端发展较快，各工艺环节均有国内本土公司布局，且领先企业已经拥有整线设备的生产能力。目前捷佳伟创与众能光电具备整线设备的生产能力，捷佳伟创设备种类涵盖RPD、PVD、PAR、CVD、蒸发镀膜及精密狭缝涂布、晶硅叠层印刷等;众能光电已与国内大型央国企、民营企业和知名高校科研机构累计完成近200个单体工艺设备交付，产品包括涂布机、刮涂机、激光刻蚀机、PVD和ALD等。

钙钛矿电池主要结构有三种

常见高效钙钛矿太阳能电池结构是由透明导电氧化物(FTO或ITO)、电子传输层(ETL)、钙钛矿吸光层、空穴传输层(HTL)、金属电极(背电极)组成的。根据电子传输层与空穴传输层位置不同，可分为正式结构电池(n-i-p)与反式结构电池(p-i-n);根据电荷传输层的形貌结构，可分为介孔结构和平面结构。目前反式平面结构为钙钛矿电池产业化进程中较为主流的选择，布局该类电池的企业包括协鑫光电、极电光能等。

中国钙钛矿电池技术赛道热力图

根据产业热力图显示，目前钙钛矿电池关键技术强相关的城市集群主要集中在华东地区，尤其是 扬州市成为重点发展区域。这些城市群已投入大量政策、资金、环境和人才资源用于钙钛矿电池研发，成为潜在的钙钛矿电池技术发展中心。根据热力图的分布华东地区有极大的可能性成为钙钛矿电池技术的先导区域。重点关注江苏省扬州市高邮市、江苏省常州市天宁区、江苏省常州市钟楼区等地的相关企业，以及这些地方对钙钛矿电池产业发展的投资环境和潜力市场。

经济学人APP资讯组

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标签： 钛矿 电池 设备 随笔