钙钛矿电池成为光伏产业新宠，有望推动光伏产业链升级

中国证券报 2023-11-16

武汉大学物理科学与技术学院柯维俊教授、方国家教授团队在探索全钙钛矿叠层太阳能电池性能提升方面有了新进展，创造性提出天冬氨酸盐酸盐一体化掺杂策略，有效提高了窄带隙钙钛矿子电池的效率和稳定性，为进一步提升电池性能找到新途径。

11月12日，据新华社消息，我国科研团队找到全钙钛矿叠层太阳能电池性能提升新途径。

券商研报显示，钙钛矿电池高性能低成本，有望掀起光伏领域新一轮技术革新。上市公司方面，京山轻机、捷佳伟创、奥来德、德龙激光等均有钙钛矿电池相关布局。

实现技术突破

据新华社消息，经过长期攻关，武汉大学物理科学与技术学院柯维俊教授、方国家教授团队在探索全钙钛矿叠层太阳能电池性能提升方面有了新进展，创造性提出天冬氨酸盐酸盐一体化掺杂策略，有效提高了窄带隙钙钛矿子电池的效率和稳定性，为进一步提升电池性能找到新途径。相关研究成果近日发表在《自然》杂志上。

据介绍，新型金属卤化物钙钛矿具有制备工艺简单、缺陷容忍度高、吸收系数高、载流子扩散长度长等优点，在光电子器件领域备受关注，被业内认为是极具前景的下一代光伏材料之一。

论文通讯作者之一、武汉大学物理科学与技术学院教授柯维俊表示，在实际应用中，全钙钛矿叠层太阳能电池由顶部的宽带隙钙钛矿子电池和底部的窄带隙钙钛矿子电池一体化叠加而成，而其中不够优异的窄带隙钙钛矿子电池是其未来实现商业化应用的绊脚石之一。

为此，研究团队将天冬氨酸盐酸盐引入到全钙钛矿叠层太阳能电池底部的空穴传输层、钙钛矿体吸光层和上界面层中，开发了一种采用同一分子处理的一体化掺杂策略，极大地改善了钙钛矿薄膜的质量。除了与钙钛矿前驱体配位外，天冬氨酸盐酸盐分子还具有很强的分子间氢键，富集在钙钛矿上、下界面处的天冬氨酸盐酸盐因此充当了钙钛矿层和传输层界面之间的分子锁，进一步提升了钙钛矿材料的性能和稳定性。

此外，如何抑制窄带隙钙钛矿子电池中不稳定的二价锡金属离子自发氧化也是行业痛点之一。此项研究结果表明天冬氨酸盐酸盐可以有效抑制二价锡金属离子氧化，减少有害的四价锡杂质。不仅如此，天冬氨酸盐酸盐的引入还可以钝化钙钛矿材料的缺陷，调节费米能级，抑制有害的离子迁移等，从而加强器件的性能和稳定性。

柯维俊说，研究显示，这种简易的一体化掺杂策略实现了一举多能，将窄带隙钙钛矿子电池的稳态效率提升到27.62%，为全钙钛矿叠层太阳能电池的性能提升提供了新途径。

较多公司布局

国泰君安研报显示，钙钛矿电池结构是对晶硅电池的颠覆性创新。晶硅电池的技术迭代主要是针对界面层的改进，而钙钛矿电池是对电池结构的一次颠覆性改变，目前以平面结构为主。在钙钛矿层的制备上，原材料利用率更高、能连续生产、成本更低的溶液法更受业界重视。小组件方面，硅电池是并联结构，然后不同的硅片再通过“串联”或者并联的方式组成模组；而钙钛矿电池是小面积模组通常串联结构。钙钛矿电池高性能低成本，有望掀起光伏领域新一轮技术革新。

上述研报显示，钙钛矿组件制备流程显著缩短，设备投资成本更低，钙钛矿材料廉价易得，对缺陷的容忍度最高，在成本上具有潜在优势。

从产业布局看，钙钛矿产业初具雏形，协鑫科技子公司协鑫光电、纤纳光电、极电光能等企业已率先建成百MW级产线，部分量产组件率先出货，钙钛矿产业化初具雏形。

公司大尺寸钙钛矿组件（1m×2m）转换效率已超过16%，预计2023年底将突破18%。

另据德邦证券研报，目前，不少公司具备钙钛矿产业化布局：

捷佳伟创：全面布局TOPCon、HJT、IBC、钙钛矿等技术路线的光伏设备龙头

京山轻机：业内较早完成钙钛矿设备开发且有实际产品销售的企业

奥来德：基于OLED技术积累，切入钙铁矿材料及设备领域

德龙激光：钙钛矿整段设备已交付，正与头部客户进行新工艺开发和商务沟通

曼恩斯特：具有钙钛矿智能涂布设备，在钙钛矿领域已获得销售订单

帝尔激光：应用于全背电极接触晶硅光伏电池（BC）的激光微蚀刻设备技术领先，在2019年就取得BC电池激光设备订单

海目星：对于BC的研发是在PERC时代就开始了，目前BC产品已经实现突破，且是和客户进行新产品的共同开发

罗博特科：大力推进异质结铜电镀业务领域布局，金属化已出货GW级设备，图形化已开始研究和开发

宝馨科技：重点布局高效异质结电池及组件项目，一期2GW预计年内投产；前瞻布局钙钛矿+异质结叠层电池技术，实验室自测效率超30%

迈为股份：为数不多能够提供HJT整线生产设备的供应商

对于行业发展前景，德邦证券研报显示，光伏发电量占比仍低，“双碳”目标下未来仍有较大增长空间。在国家“双碳”重大战略背景下，我国已经形成了全球最完整的光伏产业链。

据中国光伏行业协会统计，2022年，多晶硅、硅片、电池片和组件等光伏主产业链环节在全球的产量占比均超过80%。2023年上半年，我国多晶硅产量超过60万吨，硅片产量超过250GW，电池产量超过220GW，组件产量超过200GW。2022年全球光伏发电量占比仅约4.5%左右，而IEA预计2030年光伏发电量占总发电量比例应在20%以上，2050年应在37%以上。为实现此目标，预计全球光伏装机量仍将持续增长，未来光伏长期内仍将是确定性较高的成长赛道。从上市公司业绩角度看，已布局钙钛矿电池相关产业的上市公司业绩分化明显。

京山轻机三季报显示，前三季度，公司共实现营业收入约49.54亿元，同比增加59.4%；实现归属上市公司股东的净利润约2.98亿元，同比增加48.4%。

德龙激光2023年三季报显示，前三季度，公司共实现营业收入3.28亿元，同比下降8.21%；归母净利润亏损721万元；扣非净利润亏损1465万元。

本文内容来源于：中国证券报，责任编辑：胡静，审核人：李峥

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