光伏又一轮降本增效，它才是焦点？

       作者：泰罗，编辑：小市妹

6月1日发布的《“十四五”可再生能源发展规划》强调，在新型光伏电池领域加大技术创新攻关力度，推动行业进一步降本增效。要加强前瞻性研究，开展高效晶硅电池和钙钛矿电池等应用示范。

钙钛矿电池成为全行业的焦点。

作为新能源的主力军，当前光伏的商业化集中在晶硅电池，而硅的能量转化效率（PCE）是有极限的。越是从中榨取电能力，就越能感受到晶硅电池提升空间的逼仄。

除非超越硅。

光伏产业变革的十字路口，用10年时间走完晶硅电池50年发展之路的钙钛矿横空出世，其能力转化率已经突破晶硅电池极限。

光伏即将迎来再一次颠覆。

“PERC之后可能是异质结（HJT）或者TOPCon，而HJT和TOPCon之后的未来，一定是钙钛矿。”

随着钙钛矿电池转换效率不断突破极值，业内普遍将其看做引领光伏产业未来发展的“最佳人选”。

2009年，日本科学家Tsutomu Miyasaka首次用钙钛矿光伏电池发电，当时的电能转换效率仅有3.8%，仅仅在十年之后的2019年，钙钛矿电池性能便飙升至25%。用10年时间就走完了晶硅电池50年的发展之路。

2021年11月，柏林亥姆霍兹中心 (HZB)研发的钙钛矿串联电池转换效率高达29.8%，创造了至今为止钙钛矿电池最高纪录。

值得注意的是，这一记录超过目前效率最高的异质结、TOPCon等晶硅技术的效率极限，将同为薄膜电池的其它技术路线甩开几条街。

日前，经国际权威机构 JET 第三方认证，南京大学谭海仁及其科研团队研制的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率高达28.0%。

晶硅组件不同技术的理论极限分别为：

晶体硅太阳能电池理论极限效率为29.43%；

普通单晶硅电池理想条件下最高效率为24.5％；

HJT电池理想条件下最高效率为27.5％；

TOPCon电池具有更加高的效率上限：28.2%~28.7%。

可以说，在能量转换效率上，钙钛矿已经吊打晶硅电池，将光伏这一新能源上升至全新高度。

       从理论极限来看，钙钛电池单层电池理论效率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率可达35%，而三节层电池理论极限可能升值至45%以上。

而如果掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率最高能达到惊人的50%，是目前晶硅电池的2倍左右。

尽管这些数据目前还仅限于实验室或者理论研究层面，但钙钛矿显然已经拥有了强劲的竞争力，它的出世为光伏产业打开了全新的想象空间。

昆山协鑫光电CEO范斌甚至认为：“钙钛矿的度电成本有望比火电还低，跟火电拉开一毛钱到一毛五的成本差异，从而实现光伏对火电的大规模替代。”

从2020年几大电力公司的度电成本来看，如果钙钛矿度电成本降低至仅有晶硅电池发电的一半，那么将明显优于火力发电，成为极具竞争力的新能源。

       钙钛矿电池还有一大优势，作为一种高柔性的薄膜电池，可以使用在晶硅电池无法触达的使用场景；而且结构轻便，易于安装，更适合当前大力推广的光伏建筑一体化。

作为第三代光伏技术，资本早已瞄上了这一技术蓝海。

此前不断刷新的世界纪录都出自实验室，问题是这些电池的尺寸很小，普遍只有1cm²-1.12cm²，寿命也非常短，不具备产业化条件。

​而企业在量产时，一方面要不断提升转化率，另一方面要解决尺寸和寿命的问题，钙钛矿的商业化才能更进一步。

目前，许多玩家已经下海进行产业化实践，目前国内最早实现量产的是昆山协鑫。2021年，昆山协鑫100MW钙钛矿生产线开始试生产，并且将组件面积扩大至1m×2m，光电转化效率提高至18%以上。协鑫光电目前可大规模量产的是45 cm × 65 cm的产品，转换效率为15%。

除了协鑫光电，由三峡资本投资的纤纳光电，先后7次打破了钙钛矿光电转换效率记录。当前，其位于衢州的100MW量产线也已经破土动工。并且于今年2月，开建全球首个钙钛矿地面光伏电站。其和三峡科学院联合研发的叠层电池组件转化效率达到了26.63%。

长城汽车创始人魏建军控股的极电光能，在63.98cm²的钙钛矿光伏组件上，实现了20.5%的光电转换效率，创造了全球大面积钙钛矿电池效率的最高纪录。

极电光能更看重钙钛矿在光伏建筑一体化(BIPV)上的应用。极电光能总裁于振瑞此前就表示，“BIPV是现阶段钙钛矿电池最好的产业化路径之一，我们会首先切入BIPV领域，开发钙钛矿幕墙产品。”

由于幕墙产品的特殊性，钙钛矿发挥自己的独特优势，可以避开与晶硅电池直接“拼刺刀”。幕墙产品追求外观设计，且需要透明度，这恰好是钙钛矿的优势，却是晶硅技术的短板。钙钛矿电池能够做到美观且半透明，因此BIPV极有可能成为钙钛矿商业化的前哨站。

据悉，极电光能正在建设150MV钙钛矿试制线，预计在今年可进行投产，效率将不低于18%，且该项目产品尺寸达到了1.2×0.6平米。

相比注重转化效率的纤纳光电和极电光能，万度光能更注重成本。自创立起，万度就主攻超低成本光伏器件——“印刷钙钛矿光伏”技术的开发，基于印刷技术和廉价原材料，研发出3600c㎡的钙钛矿组件，成本方面也更胜一筹。

在湖北鄂州、宜昌政府的支持下，万度光能的“野心”更大。2021年6月，其总投资高达60亿元的钙钛矿太阳能电池项目正式落地，这是迄今为止，最大的钙钛矿电池投资项目。

近日，钙钛矿太阳能电池新锐企业无限光能宣布完成数千万元天使轮融资，由碧桂园创投、耀途资本、光跃投资共同参投。

海外巨头中，韩国韩华集团最为积极，这家全球TOP10企业与柏林亥姆霍兹中心 (HZB)合作研发的钙钛矿/硅串联电池，创造了转化率高达29.8%的世界纪录。韩华集团已计划对此技术进行投资扩产，该技术也被列为韩国国家项目。

此外，传统晶硅电池玩家隆基股份、通威股份、东方日升等公司均对钙钛矿太阳能电池表现出浓厚兴趣，或已经在相关领域有所布局。

可以看出，钙钛矿的商业化仍处于起步阶段，但不少产业资本已经跑步入局。统计来看，今年预计有2GW的钙钛矿电池产能实现量产。

光伏技术产业化主要看三大要素——成本、效率、寿命。钙钛矿在成本和效率方面远胜于晶硅电池，但其寿命短、稳定性差、天然不稳定，导致效率衰减过快，这是钙钛矿技术产业化落地的最大掣肘。

要知道，目前的光伏电池普遍寿命在25-30年。因此，在提升产品尺寸和能量效率的同时，如何让用户相信钙钛矿电池拥有25年的寿命，将是押注钙钛矿技术的企业亟需解决的问题。

提升电池寿命，背后涉及到材料体系、电池结构、封装等等环节。当前，全球光伏界正在对钙钛矿的效率衰减和稳定性进行科技攻关，新的解决方案不断涌现，也许很快就会有最佳的解决办法。

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