进入2022年以来，钙钛矿电池技术成为了光伏行业乃至资本市场关注的焦点。在协鑫光电、纤纳光电等企业实现MW级量产的同时，也吸引了腾讯、宁德时代、碧桂园、高瓴等诸多名企的入局。与此同时，政府层面对于钙钛矿电池技术的发展也颇为重视，在相关政策文件中均明确指出要掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术。
随着晶硅电池已经愈发接近光电转换效率理论极限，钙钛矿电池凭借高效率、低成本优势，被诸多媒体以及研究机构誉为光伏行业的“颠覆者”。同时，由于其具有光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调等特性，非常适合与晶硅电池制成转换效率高达49%的硅/钙钛矿叠层电池，因此也有一种声音认为其是晶硅的“赋能者”。
那么，资本青睐、政策扶持的钙钛矿，究竟是“颠覆者”还是“赋能者”？
效率：赋能晶硅
钙钛矿电池是一种以钙钛矿型（ABX3型）晶体为吸光层的新一代光伏薄膜电池，具有光吸收系数高、载流子扩散长度长、带隙可调等特性，相比于晶硅电池，其光电转换效率上限更高，且非常适合与晶硅电池制成硅/钙钛矿叠层电池。
Scientific Report数据显示，单结钙钛矿电池光电转换效率极限为31%，略高于晶硅电池的29.43%，而双结叠层电池和三结叠层电池则高达45%和49%。目前，单结钙钛矿电池的实验室光电转换效率已达到25.8%，与晶硅电池26.5%的实验室纪录相差无几，而与HJT和TOPCon组成的叠层电池则高达29.2%和28.2%。
资料显示，叠层电池是由两个或多个吸收光谱互补的子电池串联或并联堆叠，通过宽带隙子电池吸收高能光子，窄带隙子电池吸收低能光子以减小损耗继而提高光子利用率。由于晶体硅具有1.12eV的带隙，因此应用于顶部的电池材料如果具有1.725eV的带隙，便可获得最高45%的光电转换效率。例如甲胺铅碘（CH3NH3Pb I3）钙钛矿带隙为1.55eV，且调节范围可达1.55eV-2.3eV。
可以看出，单结钙钛矿在效率上相比于晶硅并没有显著优势，但叠层电池则高出53%-66%。京山轻机在近期发布的交流纪要中表示，钙钛矿从原理上更适合做叠层，尤其是在工艺上与HJT的亲和力更好。
成本：颠覆晶硅
除了效率优势以外，钙钛矿在成本端受益于制备工艺简单、原材料耗量少、能耗低等优势，生产成本仅为晶硅的50%，且彻底颠覆了晶硅冗长、复杂的生产工艺。
根据协鑫纳米披露的数据显示，钙钛矿组件的生产仅需一个工厂、45分钟即可完成，而晶硅组件则需要经历硅料、硅片、电池、组件等多个不同工厂的生产加工，最快也需要三天时间。
反映到生产成本上，钙钛矿组件单W成本约为0.5元/W，仅为晶硅组件的50%。根据协鑫纳米的测算，钙钛矿组件的单GW投资额仅为5亿元，而晶硅电池四大主制造环节则高达10亿元。同时，钙钛矿组件中钙钛矿层厚度仅为0.3μm，原材料用料极少且不存在稀缺性。据测算，每块晶硅材料组件消耗1kg硅材料，同样大小的钙钛矿组件仅消耗2g钙钛矿材料。 此外，钙钛矿组件的制造能耗仅为0.12kWh/Wp，不及晶硅组件能耗的1/10。
对于光伏发电系统而言，除了效率以外，初始投资额和资产折旧的下降同样能够显著降低度电成本。也就是说，在相同效率下，单结钙钛矿仅成本的下降，便可与晶硅在度电成本上拉开显著差距。由此可见，在成本端钙钛矿相较于晶硅无疑是颠覆性的存在。
寿命与量产：不及晶硅
虽然钙钛矿在效率端和成本端相较于晶硅优势显著，但较短的使用寿命以及尚不成熟的量产工艺，是制约其实现产业化落地的两大关键因素。
相比于晶硅，钙钛矿具有质地脆弱、不耐高温、易氧化、湿气环境下易分解等特性，导致其使用寿命较短且光电转化率衰减较大。数据显示，钙钛矿组件的T80寿命（效率下降到初始值的80%）约为4000小时，距离晶硅组件的25年寿命相距甚远。
针对稳定性问题，业内也在不断加强研发，并提出了多种解决方式，例如使用全无机钙钛矿材料、提升封装工艺等。此外，据媒体报道，近期美国普林斯顿大学研究人员开发出第一款具有商业可行性的钙钛矿太阳能电池，预计使用寿命可达到30年。
除了使用寿命以外，量产工艺不够成熟也同样制约着钙钛矿的产业化落地。目前，实验室制备的高效率钙钛矿组件，多为使用溶液旋涂法在1cm2的极小面积薄膜上实现，而该工艺由于难以沉积大面积、连续的钙钛矿薄膜，因此无法满足大面积、低成本的量产需求。
虽然目前已有刮涂法、狭缝涂布法、喷涂印刷法等多种可实现大规模量产的生产工艺，但在量产光电转换效率上，与溶液旋涂法相比仍有较大差距。数据显示，当前钙钛矿组件的最高量产光电转换效率仅为21.4%（纤纳光电）。
声音：尚存分歧
对于优势与劣势同样显著的钙钛矿未来的发展前景，业内也出现了不同的声音。
特亿阳光总裁祁海珅在接受媒体采访时曾表示，当前阶段的钙钛矿更多是给晶硅赋能，增加钙钛矿技术的HJT叠层电池应该是技术融合的最佳突破路径，光电转换效率达到30%的可能性较大，这是单纯的晶硅电池无法触及的，需要钙钛矿技术的赋能加持方可实现。
而协鑫光电董事长范斌博士在接受媒体采访时则认为，钙钛矿是下一代光伏材料的最佳选择，其效率和稳定性已经在实验室中得到很好的验证。未来在实现产业化后，只要能够给运营商带来更高的回报率，替代晶硅就会水到渠成。
笔者认为，在光伏行业“降本增效”的发展逻辑下，如果叠层电池能够实现超过40%的光电转换效率，那么钙钛矿与晶硅之间必然是共存关系。当然，这并不是否定单结钙钛矿，其显著的成本优势，以及高柔性特征，具有广泛的应用场景。而转换效率更高的双结、三结叠层电池，则可能更多的被应用于光伏发电系统中。
结合光伏巨头的技术布局来看，像隆基绿能、通威股份等企业，均在HJT和钙钛矿领域拥有深度布局，同时也均涉及了同样适合做叠层电池的IBC。或许，在巨头的眼中，叠层电池才是光伏行业的未来。
现状：量产加速
正是基于广阔的发展前景，目前已有越来越多的企业和资本涌入钙钛矿领域，产业化进程也愈发提速。根据中银证券的统计，目前钙钛矿规划产能已超过27GW，开工近1GW，预计2023-2024年的产能增速将达到80%和256%。
具体到企业上，协鑫光电100MW钙钛矿生产线已于2021年开始试产，光电转换效率提升至18%，并于今年6月份顺利通过冰雹测试以及千瓦级户外应用测试；杭萧钢构子公司合特光电计划于2022年底投产首条异质结/钙钛矿叠层电池中试线，目标效率28%以上；纤纳光电产能规模达到100MW，并发布钙钛矿α组件，最高功率可达130W；极电光能于2021年启动150MW试制线建设，预计将于今年投产；通威股份布局的实验线，预计首片钙钛矿电池将于年内下线。此外，万度光能、仁烁光能、无限光能等多家企业亦已展开深度布局。
而在至关重要的设备领域，德沪涂膜、晟成光伏（京山轻机）、众能光电、迈为股份、捷佳伟创等企业均有部分产品实现交付。例如捷佳伟创的“立式反应式等离子体镀膜设备” （RPD）已通过厂内验收，并交付客户；晟成光伏的钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备已实现量产，并成功应用于多个客户端；迈为股份的激光设备已实现交付。
此外，在辅材领域，百佳年代于近期发布了业内首款钙钛矿封装胶膜，能够有效保障钙钛矿电池结构的完整性和稳定性，降低钙钛矿电池的老化衰减率，并已成功向协鑫光电实现交付。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202209/09/359160.html
