2024年中国钙钛矿电池行业发展优劣势分析 降本增效优势显著但稳定性存在缺陷

钙钛矿电池行业主要上市公司：宁德时代(300750.SZ);隆基绿能(601012.SH);天合光能(688599.SH);晶科能源(688223.SH);晶澳科技(002459.SZ);杭萧钢构(600477.SH);宝馨科技(002514.SZ)等

本文核心数据：各类太阳能电池转换效率;钙钛矿组件GW级别量产成本构成

钙钛矿太阳能电池为第三代新型电池

太阳能电池可以分为三类：第一代晶硅电池、第二代化合物薄膜电池以及第三代新型电池。钙钛矿电池属于第三代新型太阳能电池，具有原料无毒且储量丰富、成本低、工艺简单且可柔性制备等优点，产业化发展潜力巨大，目前发展仍处于中试线阶段。

钙钛矿电池优点：转换效率高+成本低

钙钛矿电池的研究起步较晚，但其转换效率进步速度远快于晶硅电池。单结钙钛矿电池仅用十余年时间就将转换效率从3.8%提升至26.1%，晶硅/钙钛矿叠层电池转换效率更是迅速升至33.9%，而晶硅太阳能电池达到26.1%的转换效率用了近40年。

钙钛矿电池突飞猛进的发展得益于其优秀的光电性质。相比晶硅材料，钙钛矿材料具有更高的光吸收系数，且其电子和空穴的扩散长度大于百微米，远远大于钙钛矿材料对光子的吸收深度，有利于自由电子和空穴的输运，可被阴阳电极完全收集，进而实现高效的光电转化效率。

成本方面，钙钛矿电池的原材料成本较低。首先，钙钛矿层原材料均为基础化工材料，储量较丰富且价格较低;其次，钙钛矿原材料用量少，钙钛矿层厚度仅有500nm左右，单晶硅电池硅片平均厚度在150微米;再次，钙钛矿材料对于提纯要求不高，对比硅基太阳能电池必须使用99.9999%高纯硅，太阳能级钙钛矿材料纯度要求95%以上即可。此外，钙钛矿材料本身占组件成本比例较低。以协鑫光电为例，GW级别量产钙钛矿材料占比3.1%，组件成本<1.0元/W;5-10GW级别量产，组件成本可降至0.5-0.6元/W。

总结来看，钙钛矿电池的降本增效优势明显，产业化潜力十足。钙钛矿电池相对于晶硅电池效率上限更高，单结钙钛矿电池效率上限超30%，双结叠层效率上限更有望接近45%，而晶硅电池效率难以突破30%。此外，钙钛矿电池相对于晶硅电池成本更低，可实现全口径平价上网，而晶硅电池成本较高。同时，钙钛矿电池相对晶硅电池具备高弱光效应，钙钛矿材料在阴雨天气和日出日落等弱光环境均能工作。

钙钛矿电池痛点：材料不稳定导致寿命衰减

钙钛矿及电池器件各材料稳定性存在先天缺陷，容易导致组件在运行过程中寿命衰减。钙钛矿电池组件的不稳定性主要来自于钙钛矿材料自身的不稳定，以及器件各层材料之间的接触面对器件性能的影响。

钙钛矿自身的不稳定性可分为：1)物理不稳定性，即材料本身分解能较低，离子容易发生扩散，温度或者组分的差异会导致钙钛矿材料发生成分偏析或者相分离，影响钙钛矿层的光电性能和长期稳定性;2)化学不稳定性，即钙钛矿具有离子键合特性，并且组成离子均为离子势较小的“软”离子，且含有较易分解的有机铵离子，这使得钙钛矿体系形成能较小、缺陷密度较高、各组分反应活性大，容易与环境中的水分子、空气发生反应，光照下发生相分离，同时大量缺陷的存在也使得离子迁移很容易发生，是钙钛矿太阳能电池存在“退常”现象的重要原因，离子迁移的累积会造成钙钛矿晶体结构的崩塌，极大地损害器件的长期稳定性。

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国钙钛矿电池（PSCs）产业发展前景预测与投资战略规划分析报告》。

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