【势银】2023钙钛矿电池产业发展蓝皮书_64页_25mb

2023势银钙钛矿电池产业发展蓝皮书总结

核心内容概述

钙钛矿光伏电池是一种基于钙钛矿型有机金属卤化物半导体的第三代光伏技术，具有带隙可调节、高转换效率、低成本、低能耗、透光性好和柔性强等优势。其单结理论效率可达31%，叠层电池效率可达35%以上，被视为下一代主流光伏技术的有力候选者。

主要观点

• 技术优势：钙钛矿电池在转换效率、制备工艺、材料成本等方面优于晶硅及其他薄膜电池。
• 产业化进展：2022年国内协鑫光电、纤纳光电、极电光能三家公司的百兆瓦级产线投产，标志着钙钛矿电池进入产业化阶段。2023年，钙钛矿电池企业设立数量和中试线、量产线建设数量持续增长。
• 效率突破：2023年极电光能在0.72平方米量产组件上创造了17.18%的全面积效率；隆基绿能在商业级绒面CZ硅片上实现了31.8%的晶硅-钙钛矿叠层电池转换效率。
• 产业链初具雏形：中国钙钛矿电池产业链上游关键原料及装备已基本实现自主可控，中游电池企业加快产业化探索，下游应用场景广阔。
• 稳定性挑战：钙钛矿电池存在寿命短、稳定性差、易衰减等问题，需产业链协同解决。
• 政策支持：国家及地方出台多项政策推动钙钛矿光伏电池的研发和产业化，涵盖技术攻关、材料研发、装备支持、应用示范等多个方面。
• 投融资活跃：钙钛矿电池产业自2020年起投融资热度持续升温，2022-2023年多家企业完成千万级至上亿级融资，投资机构广泛参与。

关键信息

转换效率与成本

• 单结钙钛矿电池：理论效率可达31%，2023年中试线小批量组件平均效率约16%，目标提升至18%。
• 叠层钙钛矿电池：晶硅/钙钛矿叠层电池理论效率可达43%，量产效率可达35%，未来有望取代晶硅产品。
• 成本优势：钙钛矿电池具有较低的度电成本潜力，但需实现GW级量产以提升竞争力。

产业链发展

• 上游材料：TCO导电玻璃、空穴传输层、钙钛矿层、电子传输层、背电极、POE胶膜、丁基胶等关键材料已实现本土化供应。
• 中游电池：单结和叠层电池技术逐步成熟，100MW产线建设需求增加，GW级产线规划在2023-2024年落地。
• 下游应用：BIPV、CIPV、地面电站、柔性光伏和穿戴光伏等应用前景广阔，其中地面电站预计占比最大。

工艺技术

• 单结电池：主要采用湿法工艺，包括狭缝涂布和丝网印刷，部分企业采用真空辅助结晶或两步法。
• 叠层电池：晶硅/钙钛矿叠层电池处于研发试验阶段，薄膜/钙钛矿叠层电池面临表面粗糙和界面缺陷等挑战。
• 技术难点：大面积功能层制膜、稳定性提升、效率优化是当前主要技术痛点。
• 解决方案：通过界面修饰、添加剂使用、封装技术优化等方式提升稳定性与效率。

政策与市场

• 国家政策：2021年及2022年国家能源局、科技部、工信部等发布多项政策支持钙钛矿电池研发和产业化。
• 地方政策：江苏、陕西、上海、河南、河北、江西、湖北、宁夏等10个省、直辖市、自治区出台钙钛矿相关支持政策，涵盖研发、产业化、材料、装备等方面。
• 地级市政策：深圳市出台政策最多，共3项，重点支持钙钛矿技术攻关与产业化。
• 市场预测：预计2024-2025年钙钛矿电池将进入GW级量产阶段，2030年装机量有望达到100.25GW，市场规模预计增长至1691.1亿元，复合增长率超100%。

工艺技术路线

单结钙钛矿电池

• 技术路线：采用湿法工艺，包括狭缝涂布、丝网印刷，部分企业使用真空辅助结晶或两步法。
• 关键工艺：前电极制备、激光划线、钙钛矿吸光层、电子传输层、空穴传输层、背电极制备等。
• 核心设备：涂布设备、激光设备、封装设备等。

钙钛矿叠层电池

• 晶硅/钙钛矿叠层电池：主要技术路线为在晶硅电池基础上叠加钙钛矿层，提升整体效率。
• 薄膜/钙钛矿叠层电池：CIGS作为底层，钙钛矿作为顶电池，面临表面粗糙和界面缺陷等问题。

产业链配套

上游关键材料

• TCO导电玻璃：主要使用FTO（SnO2:F），因其稳定性好，适合户外应用。
• 空穴传输层：无机材料如NiO、CuSCN、Cul等，有机材料如Spiro-OMeTAD、PEDOT:PSS等。
• 钙钛矿层：主要使用甲胺铅碘（MAPbI3）作为主体材料，溶剂和添加剂用于调控结晶和性能。
• 电子传输层：以氧化锡（SnO2）为主，有机化合物为研究方向。
• 背电极：常用Au、Ag、Al等金属，透明组件则使用TCO。
• 封装材料：POE胶膜、丁基胶等用于提高组件的稳定性。

关键装备

• 镀膜设备：包括PVD、RPD、ALD，用于电子传输层、空穴传输层等的沉积。
• 涂布设备：狭缝涂布法用于钙钛矿吸光层制备，具有高精度和高效率。
• 激光设备：用于钙钛矿薄膜电池的刻蚀和清边。
• 封装设备：层压机用于后道封装，提高组件密封性。

投融资情况

• 融资热度：自2020年起，钙钛矿电池领域投融资持续升温，2022-2023年多家企业完成千万级至上亿级融资。
• 主要投资方：包括马克斯投资、红杉中国、IDG资本、高瓴资本、淡马锡等。
• 产业链布局：中财鼎晟等投资平台已布局钙钛矿全产业链，涵盖关键材料、设备、组件等环节。

总结

钙钛矿电池产业在中国正快速发展，政策支持、技术突破和投融资活跃共同推动其产业化进程。尽管面临稳定性、大面积制膜等技术挑战，但随着工艺优化和产业链完善，钙钛矿电池有望在未来几年内实现GW级量产，成为新一代主流光伏技术。