今年5月，曾经因宣布跨界钙钛矿太阳能电池而股票一度累计涨幅超200%、被称为2023年度第一只钙钛矿黑马股的奥联电子，在深陷“履历造假”2个多月之后，终究是迎来了深交所的处罚。

  2022年底，协鑫光电宣布完成了5亿元人民币的B+轮融资，联合领投的三家分别是淡马锡投资、红杉中国和IDG资本。

  协鑫光电上一轮融资的唯一参与者是——腾讯；此外参与协鑫光电2020年A+轮投资方瑞庭投资，其法人是宁德时代的掌门人曾毓群。

  3月初消息，极电光能已完成数亿元A轮融资，由深创投领投，鼎晖百孚、中鑫能源、建银创信、无锡天使基金等机构跟投，云林基金、九智资本等原股东追投。该轮募集资金将大多数都用在其钙钛矿前沿技术开发、150MW钙钛矿光伏生产线的运营等。

  时至今日，钙钛矿赛道里进入众多企业。极电光能、万度光能、协鑫光电、纤纳光电、无限光能、仁烁光能、大正微纳、众能光电、合特光电、金昌鑫磊鑫半导体、光晶能源、脉络能源、曜能科技、牛津光伏、宝馨科技——诸多企业均已征战钙钛矿江湖！

  如果从实验室效率的比拼来看，钙钛矿电池只用了十多年的时间，就走完了晶硅电池四五十年才走过的效率提升道路，可以说速度惊人。

  2009年发明钙钛矿电池的日本教授宫坂力说：“以前中国拆解日本产品做学习，今后日本一定要做好向中国学习的心理准备。”

  综合公司财报及东吴证券预测，2025年钙钛矿市场需求可能突破1GW，到2030年钙钛矿市场需求可能突破至90GW以上。

  其中，钙钛矿在分布式、BIPV领域的应用是最大看点。众所周知，钙钛矿通过对其化学成分做调整优化，从而能够制备不同特点的钙钛矿材料面向不同应用场景，如半透明太阳能电池、彩色光伏玻璃等，所以此类产品很适合BIPV领域应用。

  据券商分析，在BIPV领域钙钛矿组件成本约为0.85元/瓦，约是晶硅组件的43.59%，投资回收期为4.27年，较晶硅也占据明显优势。

  中泰证券预测则更为乐观，其预计到2024年仅在BIPV领域钙钛矿电池市场规模就将突破1000亿元。

  钙钛矿的应用不止于此。钙钛矿电池具备高弱光效应，在不良天气条件下，有利于维持稳定发电，是作为车顶光伏的优良材料。

  初创公司EV Solar Kits正在为特斯拉开发车载光伏设计的具体方案，能安装在Model 3和Model Y汽车的车顶上，成本为5000元，加装后可让汽车每天多跑100公里。

  根据市场预测，23年全球新能源汽车预计可突破1300万辆，可安装光伏电池面积预计可达30万平米，是未来光伏领域重要开拓市场。

  回归企业层面，新一轮赛道竞赛早已开始，至今至少数十个实力玩家在钙钛矿赛道完成初始布局，既有协鑫、宁德时代等新能源巨头，也有诸如万度光能、纤纳光电、万度新能等实力新贵，详见下表：

  综合券商预测，2024年部分企业钙钛矿产能可能率先进入GW大关，而到了2026年主流玩家钙钛矿产能将全部突破GW以上，部分企业可能突破10GW大关，详见下表:

  为了加速完成产业布局，很多企业也都在加快融资步伐，增强资本实力，融资规模至少在千万元以上，协鑫光电、极电光能等企业融资规模更是达数亿元。

  综合来看，目前钙钛矿尚处于产业化初期阶段，产能较小。截至目前，国内已有三条百兆瓦级别的钙钛矿光伏组件产线建成（协鑫光电、纤纳光电、极电光能），多条百兆瓦产线、GW 级产线正在推进中。据券商统计，22 年钙钛矿组件产能约为470MW-880MW。但在技术与资本的双重推进下，预计多条GW 级别生产线 年内落地。

  未来随着业内企业在原材料、生产的基本工艺、电池结构与设备端不断取得突破，努力去解决钙钛矿组件的稳定性、大面积制备和高效率的“不可能三角”问题。在这样的一个过程中，不仅有新势力企业积极布局钙钛矿主产业链，更有传统晶硅设备企业研发钙钛矿核心设备并实现实验线设备的交付。多方力量一同推动，钙钛矿产业化进程有望提速，预计 2026 年钙钛矿组件产能有望达到 37GW。

  根据东吴证券预测，到2030年钙钛矿组件产能可能将突破至142GW，设备单GW投资额将降至4.5亿元，较2022年下降62.50%。

  纵观光伏产业发展史，就是一部技术迭代史，在这个历史进程中，创新、淘汰、升级、再创新不断循环，即残酷又迷人，每轮技术革命都会重塑原有竞争格局，催生新的行业龙头。

  有研究显示，光伏转换效率每提升1%，发电成本可降低 7%。而更高效率、更低成本一直是光伏产业的终极目标。

  如今晶硅电池作为第一代太阳能技术，历经几十年发展，市场占比高达95%，一直是行业绝对主流。但在2017年效率达到26.7%之后，晶硅电池的提升空间越来越小，突破也慢慢变得难，各细分路线的成本与效率已无限趋近。

  学术界通常认为晶硅电池的理论极限为 29.4%，技术极限约为 27.5%。对比主流光伏电池上市公司的转换效率，截止去年11月，晶科能源182TOPCon电池转换效率为26.4%；隆基绿能自主研发的硅异质结电池转换效率达26.81%，突破日本企业保持五年的世界纪录，已愈加逼近这一路线的理论极限。

  梳理钙钛矿发展史，第一块钙钛矿太阳电池诞生于2009年，实现了3.8%的效率。由日本科学家Miyasaka制备，其光电转换效率（PCE）仅有 3.8%，远远低于同时期已经实现商业化应用的硅光伏电池。而且该电池存在严重缺陷：液态电解质会溶解或者分解钙钛矿敏化材料，使电池失效；2012 年，韩国的 Park 和英国牛津的 Snaith 分别对电池结构可以进行了调整优化，使得钙钛矿电池效率突破了10%大关，吸引了全球学术界的关注。

  随后钙钛矿材料优异的性质被充分研究挖掘，电池效率也快速攀升至 25.7%，在短短十余年内几乎追赶上晶硅光伏电池过去四十余年的的最佳效率26.7%，使其具备了未来挑战晶硅光伏电池主导地位的实力。

  从理论上讲，目前单层钙钛矿太阳能电池的光电转换效率最高为33%，双层结构可以高达 45%。

  近日，经国家光伏产业计量测试中心认证，广东脉络能源科技有限公司(Guangdong Mellow Energy Co., Ltd) 研发的钙钛矿室内光伏电池光电转换效率在1000lux U30光源照射下达到44.72%，为当前世界最高值。

  而根据 EcoMat 研究表明钙钛矿/硅叠层太阳能电池的理论效率极限为 46%，远高于单结晶硅电池极限 29.43%。如果掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率最高能达到的 50%，是目前晶硅电池的 2 倍左右，优势极为显著。

  作为钙钛矿电池的核心，钙钛矿材料具备众多优异的性质，如吸光系数高、载流子迁移率高、缺陷容忍度较高等。这些性质相应的使得其电池具有一系列优点，如制备简单、成本低廉、可实现超轻超薄等。

  比如与晶硅在拉单晶的过程中需要900℃以上的温度将硅料融化，而钙钛矿各功能层的加工温度不超过180℃，且大多数环节也无需线W单晶组件的能耗大约为1.52kWh，而每瓦钙钛矿组件的生产能耗仅为0.12kWh，不及晶硅组件能耗的1/10。

  此外，尽管现在晶硅电池切片可以切得很薄，但是厚度也会大于100微米，跟1~2根头发丝的宽度相当。而钙钛矿电池只需要0.3微米的厚度，每平米材料用量还不到2克，原料成本是晶硅电池的1/20，材料成本占比只有3%左右。

  按照现在光伏年需求约50万吨硅料计算，如果未来全部替换为钙钛矿产品，光伏产业只需要约1000吨钙钛矿原料。

  实际上，钙钛矿电池产线建设，不同规模产能的成本差异较大，随着产线产能的提高，平均建设成本将显著降低。

  以钙钛矿有突出贡献的公司纤纳光电为例，其目前运行的 20MW 产线MW 产线 亿元，产能提升至原先 5 倍，投资额仅提升至原投资额的 2.4 倍。据企业测算，若将产能提升至 1GW，产线 亿元，产线建设成本大大降低。

  另据协鑫光电测算，钙钛矿产能达到100MW时，组件生产所带来的成本可降至0.94元/W以下，协鑫100MW产线元/W（约为PERC的71.4%，TOPCon/HJT的63%）；产能达到1GW时，量产成本可降至0.8元/W以下，如果组件效率达到17%，电池规格达到2.4m²，组件成本将降至0.7-0.75元/W（约为PERC的60%，TOPCon/HJT的52%）。

  此外，根据极电光能介绍，公司150MW钙钛矿产线年四季度启动建设，总投资超2亿元，产线的每个生产环节都采用了行业最先进的设备，换算下来单GW投资额约13亿，预计随技术慢慢的提升以及规模效应，到2026年钙钛矿单GW投资额有望下降到6-7亿元，未来5年产业投资空间超200亿，对应设备厂商有望受益。

  由于晶硅太阳能电池需要经历硅料、硅片、电池、组件四个环节，因此就需要四个工厂来生产，耗时至少三天，单GW投资所需成本之和约10亿元。

  据协鑫纳米的披露，100 兆瓦的单一工厂，从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入，到组件成型，总共只需 45 分钟。成熟期后单GW投资所需成本只需5亿元（当前约为7亿元+）。生产所带来的成本方面，由于钙钛矿材料占成本比例较小，协鑫光电100MW生产线GW级别的量产生产线元/W，远低于晶硅极限生产所带来的成本1元/W。

  目前有三家公司公布过其钙钛矿电池的生产所带来的成本。纤纳光电 100MW 生产线美元/W，扩大至 GW 级产线 美元/W；协鑫光电 GW 级产线 美元/W；牛津光伏钙钛矿-硅异质结(HJT)叠层电池 0.4 美元/W。

  对比已经商业化的单晶硅组件来看,垂直一体化厂商的单晶硅组件最优内部生产所带来的成本目前约为 0.21~0.22 美元/W。按较低生产所带来的成本数据来比较，钙钛矿电池比单品硅电池拥有成本优势。（数据来源：中国知网太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析）。

  随着行业发展日益成熟，未来 FTO 导电玻璃、折旧、人工等成本还会有所降低，根据极电光能官网公布数据测算，到 2023 年平米级钙钛矿光伏产品将实现 17-19%效率，后续持续提升至 25%。百兆瓦级产线GW 级可降到 0.6 元/w。

  考虑钙钛矿组件成本较低，如果效率达到 17%，价格达到 1.3 元/w，寿命 25年时，其将具有一定的市场竞争力。

  事实上，钙钛矿与晶硅不只是竞争对象的关系，未来很有几率会成为最紧密的联盟伙伴。

  隆基绿能掌门人李振国2022年在中国工程院院刊《Engineering》发表的论文中就指出：“如果在未来几年，钙钛矿电池的寿命和大面积效率损失问题能得到一定效果改善，那么钙钛矿/晶硅叠层电池有望成为未来的高效率电池主流。”

  行业一致认为，钙钛矿是理想的顶层电池。钙钛矿透光度好，可当作顶层电池与晶硅电池叠层，达到更高的效率。同时，钙钛矿晶体具有可调性，宽、窄带隙不同的晶体，还进行钙钛矿与钙钛矿的叠层电池的制备。

  叠层应用最重要的包含钙钛矿-晶硅叠层电池（现有晶硅光伏市场升级）、钙钛矿-钙钛矿叠层。

  钙钛矿可制备 2 结、3 结及以上的叠层电池，其中 2 结叠层电池有钙钛矿-钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层电池两种，转换效率可提高到 40%左右。目前部分主流晶硅电池厂商已启动钙钛矿晶硅叠层研发工作。

  目前晶硅光伏有三大主流技术路线：PERC、TOPCon、HIT。尽管目前 PERC 仍占有较大的市场占有率，但按照各厂商新增产线 年内，TOPCon 和 HIT 将迅速投产放量，有望在 2030 年前实现三足鼎立之势。因此当前钙钛矿/晶硅叠层研发技术主要为钙钛矿/HIT 和钙钛矿/TOPCon 两种路线。

  对于许多有硅技术积累的公司来说，晶硅叠加钙钛矿是一个既能利用原有产线和技术积累、又能降本增效的路线。相较与Topcon 叠层，钙钛矿与 HJT叠层更合适，需要做的改造更少，同时钙钛矿/HJT 叠层电池为串联结构，输出超高电压，提高转换效率。目前HJT-钙钛矿叠层电池实验转换效率目前已达到 31.3%，已有多家硅电池厂商涉足。

  当然，也有企业全部押注全钙钛矿叠层。相比于钙钛矿/晶硅叠层仍然对晶硅产有很高的依赖性，全钙钛矿叠层完全无需依赖于现有晶硅产业链，因此能充分释放钙钛矿自身优势，如吸光能力强（器件轻薄、可柔性）、成本低、可低温加工等。

  据仁烁光能介绍，全钙钛矿叠层电池的理论转换效率可达 43%，产业化量产效率有望做到 35%以上；在度电成本方面，全钙钛矿度电成本约为 4.22 美分，较晶硅/钙钛矿叠层电池的度电成本略低。

  过去十年钙钛矿光伏在学术界的重大突破推动钙钛矿产业化进程。由于钙钛矿光伏与以晶硅光伏为主导的现有光伏产业链具有较大的差别，钙钛矿光伏的崛起势必将重塑整个产业链。目前不仅产业端在积极推动钙钛矿商业化，政策端也不断刺激钙钛矿产业化。

  比如早在2020年，美国能源部宣布投入2000万美元用于研发钙钛矿光伏技术，能源部强调要确保美国在这一领域的市场竞争力；2022年，拜登政府再投入5600万美元支持可以替代多晶硅的太阳能技术，其中就包括钙钛矿。

  2021年5月，日本政府发布了《全球变暖对策推进法》，文中提到，通过开发下一代太阳能电池 (钙钛矿太阳能电池) 的基础技术，以及为实现产品规模化的各种制造工艺技术的研发，该项目的目标是实现到2030年，与传统硅太阳能电池相同的电费为14日元/kWh 或更低。

  日本媒体指出，日企希望借钙钛矿电池打一场翻身仗。一些人甚至认为这一发明将来有望获得诺贝尔奖。

  2019年至今，我们更是接连发布了9个与钙钛矿有关政策及文件，其中7项政策出自2022年至今。强力的政策加持，将加速钙钛矿的产业化进程，使其未来充满想象空间。

  而当前钙钛矿光伏产业化最大的障碍即材料稳定性较弱、电池使用寿命较短。问题主要是由于两方面因素：1、钙钛矿自身稳定性低：钙钛矿材料是离子键结构，与晶硅材料的共价键相比，更易发生分解与离子迁移；2、对于外因敏感：钙钛矿层与空穴传输层材料对于水、氧、光、热等外因极为敏感，潮湿环境中极易快速降解。

  目前，钙钛矿电池的 T80 寿命（效率下降至初始值的 80%）约4000 小时（0.45 年），与晶硅电池的25年寿命相比差距巨大。

  当光伏电池或组件面积增加时，效率的损失是不可避免的。这种损失是几个因素共同作用的结果，包括较高的串联电阻，较低的并联电阻，大面积的非均匀涂层以及死区面积。而钙钛矿电池在大面积制备时，效率损失尤为明显，核心难点在于控制保证各膜层均匀及死区面积：

  1、膜层均匀难以控制：大面积制备的钙钛矿电池，其面积/厚度比极大，玻璃衬底及膜层的细微不平整及不均匀，对于效率的影响都尤为明显。当单结钙钛矿电池面积从0.1 cm2增加到约10 cm2时，实验室效率从25.5%下降至19.6%。

  2、死区面积：科研中目前主要使用小型单块钙钛矿电池来进行效率测试，而大面积制备中，需要将整块组件分割成多个单一子电池，子电池之间的连接处为死区，死区不具备发电能力。

  目前为止的研究表明，通过元素工程设计晶体结构稳定的钙钛矿材料，并结合界面工程实现太阳能电池结构设计的优化，杂化钙钛矿太阳能电池的稳定性问题是有望完全解决的。

  从短期的角度来看，钙钛矿可能仍然难以取代目前的晶硅电池。主动拥抱成熟的晶硅产业，发展钙钛矿/晶硅叠层，为晶硅电池进一步增效，或许会成为钙钛矿产业化的一条可行之路。同时，这样的发展路径也可以为钙钛矿的产业化争取更好的生存和发展空间。