钙钛矿电池:技术进展、投产动态与企业布局

来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能发布时间:2025-09-04 15:21:36

第一部分:近期钙钛矿电池领域的显著技术进展

在钙钛矿电池领域,近期涌现出了一系列令人瞩目的技术突破。其中,8月22日发表于国际知名学术期刊《自然 - 光子学》的一篇论文备受关注。由南京大学谭海仁教授领衔的研究团队所开发的“气体淬火辅助的原位涂层技术”,取得了卓越成果。该技术应用于柔性全钙钛矿串联太阳能电池时,在面积仅为0.049 cm²的小尺寸器件上实现了高达27.5%的光电转换效率(PCE);而在大型柔性模块(面积达20.26 cm²)方面,经认证的PCE也达到了23.0%,且几何填充率高达95.8%。目前,相关实验室成果正稳步推进至企业转化与中试阶段。

无独有偶,8月19日,晶皓新能源对外公布了一项重要成果:其精心研制的一款规格为30cm*30cm的大尺寸超薄柔性钙钛矿太阳能电池,在经过中国计量科学研究院的专业权威认证后,展现出了优异的性能,光电转化效率高达19.10%。

回顾7月底,昆明理工大学的研究团队同样取得了突破性进展。他们成功开发出一种新型晶界稳定技术,并将相关研究成果发表在《先进材料》杂志上。运用此技术的1.66电子伏特反式钙钛矿电池,其光电转换效率达到了24.12%,这一数据处于同类型电池的国际领先水平;而在针对1.53电子伏特电池的测试中,效率更是进一步提升至26.84%。

更早之前,中国科学院宁波材料技术与工程研究所及其合作者也有重大收获。他们成功制备出一种1平方厘米认证效率为3.8%的柔性钙钛矿/铟镓硒(CIGS)叠层太阳电池。尤为值得一提的是,该电池在连续工作长达320小时后,仍能保持90%以上的初始性能,相关研究成果发表于《自然 - 能源》。

进入6月,科研领域捷报频传。中国科学院长春应用化学研究所的秦川江、王利祥研究团队取得创新性成果,他们开发出一种开壳双自由基自组装分子。基于这种新材料制备的钙钛矿/晶硅叠层电池效率实现重大突破,整体效率超过34.2%。其中,小面积器件的光电转换效率达到26.3%,微组件效率也达到了23.6%。同一时期,通威也宣布其叠层电池研发效率达到34.3%,210半片叠层电池效率更是突破27.5%。

再看4月,天合光能的光伏科学与技术全国重点实验室传来喜讯。该实验室自主研发的210mm大面积钙钛矿/晶体硅两端叠层太阳电池,最高效率成功达到31.1%。这是行业内首次在210mm工业级电池尺寸上实现超过31%的电池效率,具有里程碑意义。

第二部分:2025年钙钛矿电池的产业化投产态势

2025年被业界普遍视为钙钛矿电池量产的元年,整个行业从百MW规模的中试阶段大步跨越至GW级的量产新阶段。众多GW级产线如雨后春笋般纷纷落地或计划在年内投产,尤其在消费类柔性产品领域,已率先实现出货。

例如,极电光能在2025年2月率先实现了业内首条GW级钙钛矿组件产线的量产。其生产的组件面积约为2.8㎡,当前效率已达16.1%,并预计在2025年将组件效率提升至约20%。同年6月24日,协鑫光电位于江苏昆山高新区的吉瓦级钙钛矿产业基地正式投产。该项目总投资高达50亿元,目标产能为2GW,其生产的1.2m×2.4m组件目标效率大于27%。在此之前,协鑫光电已完成C1轮近5亿元的融资,资金主要用于昆山新总部的吉瓦级钙钛矿叠层产线建设。

纤纳光电也在积极布局,其两条500MW产线于2025年6月启用并逐步实现稳定运行。该公司生产的810cm²组件效率达到21.86%,并设定目标要让2.88㎡组件效率超过20%。仁烁光能则计划在2025年内跑通两条500MW产线,并于2026年春节前正式投产,同时已规划好2026年的GW级量产计划。

在消费类应用领域,炎和科技于8月16日宣布全球首条消费类钙钛矿电池全自动化生产线在常德正式投产。这条10MW级的柔性生产线不仅完成了第一批全球知名客户的产品交付,还与国内外多家客户签署了采购合同,展现出良好的市场前景。

从设备供应端来看,光伏设备行业的龙头企业迈为股份于2025年5月31日发布报告称,拟募集资金2亿元用于投建钙钛矿叠层太阳能电池装备产业化项目。项目建成达产后,预计可实现年产设备20套,将为钙钛矿电池的产能扩张提供有力的装备支持。

总体而言,2025年钙钛矿电池的投产呈现出全面开花的良好态势,GW级产线的陆续投产标志着该行业正加速迈向商业化应用的新阶段。

第三部分:企业积极布局,商用前景可期

如今,已有众多企业敏锐地察觉到钙钛矿电池所蕴含的巨大潜力,纷纷踊跃布局这一新兴领域。除了前面提及的天合光能、通威股份之外,行业龙头企业如隆基绿能、晶科能源等也已投身其中。

中来股份通过旗下子公司泰州中来光电科技有限公司,专注于钙钛矿与TOPCon电池的叠层技术研发,旨在通过这种创新结构提升电池的整体性能。京东方作为显示领域的佼佼者,于2023年宣布启动钙钛矿光伏项目,并成立全资孙公司合肥京东方光能科技有限公司,全力投入钙钛矿光伏技术的研发与产业化工作。凭借其在材料、制造等方面的深厚技术积累,京东方有望在钙钛矿电池领域开辟新的业务增长点。

在电池领域占据重要地位的宁德时代,也积极涉足钙钛矿GW级产线的布局,这无疑将为钙钛矿光伏产业的发展注入新的活力与变革动力。此外,中国核电投资成立的中核光电科技(上海)有限公司,专注于钙钛矿太阳能电池技术的研发和制造业务。该公司的大尺寸钙钛矿刚性、柔性产品技术指标处于行业领先水平,并且已正式推出商业级产品。

在钙钛矿电池的生产制造环节,极电光能、协鑫光电、纤纳光电、仁烁光能等企业已经走在行业前列。展望未来,随着这些企业持续加大研发投入和生产力度,钙钛矿电池领域有望迎来更多创新成果与规模化发展的机遇,从而加速其商业化应用进程。

然而,尽管钙钛矿电池展现出巨大的发展潜力,但要实现大规模商业化应用,仍需克服三大核心挑战:一是长期户外稳定性问题,目前大多数研究成果基于实验室环境测试,如何使其更好地适应复杂的户外条件是亟待解决的难题;二是大面积制备时的效率损失问题,虽然小面积电池效率已达到较高水平,但大面积模块的效率仍有待进一步提升;三是成本控制问题,在规模化生产过程中,需要进一步优化材料和工艺成本。

不过,从近期科研领域的不断突破以及产业落地的速度来看,随着科研人员持续深入攻关、企业不断加大产业化投入,钙钛矿电池有望在未来3 -
5年内逐步进入商用阶段,成为全球新能源领域的重要组成部分,为可持续发展提供关键支撑。

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