12000字详解：第三代钙钛矿太阳能电池技术特点及行业现状

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PART 1 钙钛矿作为第三代太阳能电池技术的特点
更低的度电成本是推动光伏终端需求加速扩张的必要条件，光储、光伏制氢平价需要光伏系统成本降至2元/瓦以下，对于目前的晶硅光伏体系是较大考验。
第三代钙钛矿太阳能电池技术具备更高效率（可调带隙提高钙钛矿理论效率极限，高缺陷容忍度有助于钙钛矿电池实验室转换效率更加靠近理论效率极限）、更低成本（优异吸光系数降低吸光层材料用量、高缺陷容忍度降低吸光层纯度要求进而降低提纯成本）的理论优势，同时具备热斑问题弱、柔性化等薄膜电池的特性，是有望融合第一代晶硅太阳能电池和第二代无机物薄膜太阳能电池优点，推动光伏行业提效降本、打开远期市场空间的下一代太阳能电池技术。

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降本增效是光伏行业发展的主旋律
更低的度电成本是光伏终端需求扩张的必要条件,光储全面平价以及光伏制氢平价需要光伏系统成本降至2元/瓦以下。光伏产业需求具备价跌量增属性，光伏面临与其他电源的性价比竞争，以组件为首的光伏系统造价下降可以提升项目经济性从而刺激光伏需求。
目前，光伏在全球层面已基本实现了较火电的度电成本平价，但距离光储平价、光伏制氢平价仍有一定距离。我们测算光伏要实现发电侧平价、发电侧+火电灵活性平价、发电侧+电化学储能平价、光伏制氢平价，分别需要光伏度电成本降至0.37元/度0.30元/度、0.18元/度、0.12 元/度，对应光伏系统成本需要降至 4.3元/瓦、3.5元/瓦、2.0元/瓦、1.2元/瓦。

实现2元/瓦以下的光伏系统成本对于晶硅光伏体系是较大考验，更低成本、更高效率的太阳能电池技术突破是行业必经之路。随晶硅光伏产业链国产化进程接近尾声、技术迭代路线逐渐明朗，晶硅光伏产业链的技术降本空间已经较为确定，测算晶硅光伏组件的理论售价较难降至1.元/瓦以下（基于当前辅材价格，参考光伏行业协会CPIA对晶硅各项生产技术指标的2030 年预期，考虑 13%增值税以及 15%硅料硅片电池组件一体化毛利率），叠加BOS成本后对应晶硅光伏电站的系统造价较难降至 2.58 元/瓦以下，较难满足光储、光伏制氢完全平价所需的2元/瓦以下。而测算钙钛矿光伏组件理论售价远期有望降至0.88元/瓦（基于25%转换效率，考虑13%增值税以及15%钙钛矿电池组件一体化毛利率），考虑 BOS 成本后钙钛矿光伏电站总造价有望降至2.17元/瓦；若制成双结全钙钛矿叠层组件，则有望进一步优化至35%转换效率、0.74 元/瓦组件售价、1.66元/瓦光伏电站总造价。因此，更高效率、更低成本的钙钛矿组件是有望打开光伏储能、光伏制氢应用场景，促进需求增长的技术路线。



图左：光伏平价四阶段图 ；图右：晶硅光伏系统成本价（当前vs目标）

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光伏电池技术的发展是降本增效的体现
降本增效，低碳制备是太阳能电池技术未来迭代升级方向。20世纪70年代以来，太阳能电池技术已经经过几十年的发展，在吸光材料和器件结构方面不断丰富完善，太阳能电池效率不断攀升，生产成本持续降低。
总结而言，第一代晶硅太阳能电池技术保持行业量产效率记录，为行业主流技术，但提效降本空间已逐步减少；第二代无机薄膜太阳能电池技术理论效率成本优势大，但缺陷容忍度低、材料储量有限等因素制约了量产表现；认为第三代钙钛矿太阳能电池技术则有望弥补第二代面临的量产表现与理论优势条件差距大的问题，有望实现量产层面较第一代晶硅太阳能电池技术的更高效率、更低成本。
1、第一代：以多晶硅、单晶硅为代表的晶硅太阳能电池，为当前行业主流技术，占据全球市场份额 95%以上。
从电池结构角度，晶硅电池经历了铝背场技术（BSF）向钝化发射极和背面电池技术（PERC）的升级，大幅减少背面复合带来的效率损失，目前该技术已 发展成熟且广泛应用于地面和分布式电站（包括BAPV以及BIPV）。2021年以来，随着PERC提效降本进入技术发展平台期，晶硅太阳能电池技术开始向隧穿氧化层钝化接触技术（TOPCon）、异质结技术（HJT）、背接触技术（IBC）三条路线发展，通过材料升级和结构改变进一步减少太阳能电池的光学和电学损失，目前已经将晶硅太阳能电池的量产转换效率由PERC的 23.5%提升至24.5-25.0%；未来生产企业目标量产效率有望达到25.5%-26%（目前存在于实验室中）。
当前，第一代晶硅电池仍保持着太阳能电池技术的量产转换效率记录，但受限于晶体硅的吸光系数，以及生产流程的能耗、物耗，第一代技术离其天花板越来越近（半导体带隙决定了太阳能电池的开路电压和短路电流，晶硅太阳能电池的带隙1.12eV，对应理论效率极限约 29.4%），进一步提升空间有限。

2、第二代：以碲化镉（CdTe）、砷化镓（GaAs）、铜铟镓硒（CIGS）为代表的薄膜太阳能电池，理论效率成本优势大，但量产实现存难度，当前主要在分布式光伏BIPV等特殊场景具备比较优势。
由于2008-2010年间晶硅太阳能电池上游原材料多晶硅周期性涨价，无机化合物薄膜太阳能电池作为替代硅的技术受到产业和资本广泛关注。与晶硅太阳能电池相比，薄膜太阳能电池具备电池理论转换效率更高（约32.1%，得益于带隙为1.45eV，更接近理想带隙1.34eV），所需吸光材料厚度更薄用量更少（晶硅太阳能电池需150微米厚度硅片，薄膜太阳能电池仅需2微米厚度的薄膜层即可实现 99%的光能吸收）3、温度系数更低（在沙漠高温地区发电量损失小）、弱光响应更好（在清晨或傍晚等弱光条件下电池的发电量相对可观）、效率衰减更少（同等装机容量下生命周期发电量更多）的优势。但第二代薄膜太阳能电池的理论优势未能转化为量产表现优势，性价比弱于晶硅，主要受制于：1）CdTe 电池转换效率受制于缺陷复合，功函数较高等因素，实际电池实验室效率表现离理论效率水平较远，实验室效率记录仅 22.1%（低于晶硅的26.7%）、实际组件量产效率19.2-19.3%（低于晶硅的21%+），当前技术平台下售价约1.96元/瓦（高于晶硅预期的1.2元/瓦）；2）CIGS电池生产必须使用稀有元素铟，铟存量有限制约大规模发展；3）GaAs电池原材料和制备过程采用的外延生长技术设备价格昂贵，且制备过程速度慢、环境条件要求高，不具备大规模生产的条件。因此，第二代薄膜电池在主流光伏市场中份额逐渐萎缩，其低热斑、可透光、重量轻、柔性化等特色性优势，主要在分布式特殊应用场景（如建筑光伏一体化BIPV）中仍获得较好市场机会。

3、 第三代：钙钛矿太阳能电池技术有望同时在理论和量产层面实现较晶硅和薄膜的更高效率和更低成本，未来或具备同时在地面和分布式电站中放量应用的潜力，被产业寄予厚望。
理论效率方面，钙钛矿材料带隙可调，单结钙钛矿电池极限转换效率可达33%，接近单结电池理论转换率极限33.7%（对应理想带隙1.34eV），高于晶硅的29.3%，多结钙钛矿电池或叠层电池效率更有望突破45%。实验室效率方面，目前钙钛矿电池的实验室最高效率已经达到25.7%，与第二代薄膜电池技术相比，已经大幅缩小了与第一代晶硅太阳能电池技术的实验室效率差距，主要得益于更强的缺陷容忍能力，使得钙钛矿的实验室效率可以更加接近理论效率。此外，钙钛矿材料所需元素均为自然常见元素，储量丰富，因此没有部分薄膜电池技术路线面临的原料稀缺问题。与此同时，钙钛矿电池保留了薄膜电池温度效应低，弱光响应好等特性，有利于终端获得发电增益，因此钙钛矿有望结合第一代、第二代太阳能电池的技术优势，具备较广阔的应用空间。



图：第一代、第二代、第三代太阳能电池技术发展趋势（基于单结电池参数）



图：第一代、第二代、第三代太阳能电池技术核心参数对比表
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钙钛矿性能独特，可实现更高效率、更低成本
钙钛矿材料泛指具有高度对称性的立方结构的化合物，拥有多种优异的性能。钙钛矿最早由俄罗斯矿物学家L. A. Perovski于1839年发现并以他的名字命名，早期只代表CaTiO3矿物。随着研究的不断深入，科学家发现这种具有高度对称的立方晶型结构的化合物种类繁多，且拥有优异的铁电、催化和高温超导性能。为研究方便，人们将这类化合物统称为钙钛矿，并用化学通式ABX3表示。
光伏采用的ABX3钙钛矿材料全部由自然界常见元素组成，使其规模化制造不受原材料限制。近年来在光电领域引发广泛关注的钙钛矿，通常指的是金属卤化物钙钛矿ABX3，A，B，X 离 子分别可选择一种或多种配方体系：A可选择甲胺（CH3NH3 +，MA+）、甲脒（NH2- HC=NH2 +，FA +）和Cs+等一价阳离子，B可选择为 Pb2+、Sn2+和Ge2+等二价阳离子，X可选择 I -、Cl-和Br-等卤素阴离子，当A或X离子选择多种配方体系时即构成混合离子钙钛矿。因为组成金属卤化物钙钛矿的碳、氮、氢、铅、碘是自然界中最为常见的元素，所以钙钛矿原料具有廉价易制得的特性，为工业化规模生产奠定了基础。



图左：钙钛矿晶体结构与组分 ；图右：钙钛矿矿石
钙钛矿材料拥有独特的半导体材料性质，使其拥有更高的理论和实验室转换效率、更低的理论生产成本。带隙可调且缺陷容忍度高（更高效率）、材料杂质容忍度高且吸光系数高（更低成本）、优异发光性能（更多应用）的钙钛矿材料区别于传统半导体材料对纯度的高要求，拥有更广阔的应用空间和潜力。
更高效率：可调带隙提高钙钛矿理论效率极限，高缺陷容忍度有助于钙钛矿电池实现更 高转换效率。
1）钙钛矿更接近单结电池理想带隙，理论效率极限高。半导体带隙指的是将电子从吸光材料中释放出来，使其成为电荷载流子在电路中流动所需的能量，决定了吸光材料可吸收光子能量的下限和电池开路电压的上限，因此决定了理论效率极限。受益于独特的晶体结构，金属卤化物钙钛矿可以通过改变替换ABX3结构中的部分离子配方，从而调控钙钛矿材料的带隙，使其更接近单结太阳能电池的理想值（33%）。同时，带隙可调也使得钙钛矿成为叠层太阳能电池（多结太阳能电池）理想的顶层电池材料，与底层电池吸收不同波段的光谱。叠层电池对太阳光光谱响应范围更宽，光能的吸收更高，因此具有更高的转换效率，双结和三结电池理论效率分别达到45%和49%。
2）钙钛矿材料对缺陷容忍度高，减少了载流子缺陷复合导致的效率损耗，使得实验室效率更接近理论效率极限。杂质和缺陷的浓度对半导体电荷载流子行为具有显著的影响，晶硅电池通过不断提升硅材料的纯度从而提高少子寿命、减少缺陷复合带来的效率损失、提高光电转换效率。而钙钛矿材料与晶硅材料相比，在较低材料纯度条件下就能实现更高的缺陷容忍度，载流子不易被缺陷捕获，所以具有载流子寿命长，扩散距离远（~1μm）等特点，可以有效促进光生电子空穴对的分离和提取，减少电子传输过程中的效率损耗。
更低成本：优异吸光系数降低吸光层材料用量、高缺陷容忍度降低吸光层提纯成本。1） 如前所述，钙钛矿吸光层材料对杂质容忍度高，降低材料提纯要求进而降低生产成本。单晶硅电池对硅料纯度要求达到99.9999%；而钙钛矿材料具有较高的缺陷容忍度，95%以上的原料纯度即可达到生产应用的需求，大幅降低了光伏电池对原料纯度的要求和原料提纯的耗费。2）钙钛矿材料吸光系数高，厚度更薄，原料使用量小。光伏电池对光能的捕获能力正比于光吸收系数和吸光层厚度的乘积，钙钛矿光吸收系数高可达105 /cm，因此钙钛矿吸光层厚度仅需500~600nm就可以实现和晶硅硅片140μm 厚度同等的太阳光能吸收效果，钙钛矿原料耗量仅为晶硅硅片的0.3%~0.4%。
更多应用：光伏领域可做叠层电池，非光伏领域钙钛矿材料发光性能优异，可拓展丰富 的光伏外应用场景。光伏领域，如前所述，钙钛矿除单结电池应用外，还具备和晶硅或其他电池叠加的可能。双结叠层电池依据输出端数量的不同一般可分为两端（仅具有正负两个电极）和四端（具有两正两负四个电极）结构：两端结构通常共同进行两种电池的结构设计和制备，相比四端结构虽然减少了一层透明电极，具有成本优势，但要实现不同电池间的耦合连接技术难度更高；四端结构可以分立的设计上下两种电池，然后通过机械叠层组合，叠加的电池相互独立能够获得较高的转换效率，但增加了制造设备和原料的成本。非光伏领域，晶硅半导体材料不易发光，因此应用场景受限于光伏和集成电路领域。钙钛矿半导体材料发光性能优异，能够实现对不同波长光的响应和广阔色域的发光，在LED，激光器件等光伏外的场景呈现一定的应用潜力。



图：钙钛矿三大优势：更低成本，更高效率，更多应用

PART 2 钙钛矿行业现状
2009-2019年，钙钛矿仅用了十年时间就实现了晶硅太阳能电池用六十多年时间12才完成的由技术诞生到实验室转换效率突破 25%的提升，引起产业界广泛关注。2020 年以来，学术界继续围绕钙钛矿太阳能电池的界面修饰，材料改性展开工作，继续探索提升技术稳定性、转换效率的机理研究，多项技术的突破使得钙钛矿具备走出实验室、走向产业化的基础。
2022年，国内围绕钙钛矿领域的政策文件、产业落地、投融资活动更为活跃：政策方面，多项国家部委顶层设计文件强调加强钙钛矿等可再生能源前沿技术攻关；产业进展方面，业内耕耘多年的头部领军企业如协鑫光电、纤纳光电均已于今年中率先开始百兆瓦量产中试线的生产调试工作；极电光能、万度光能等新进企业也于今年三季度开始百兆瓦量产中试线的设备进场，预计明年上半年将是相关企业量产配方、设备验证的关键期；投融资方面，今年以来领域内涌现出数十个产学结合的初创团队，钙钛矿领域融资活跃程度与日俱增。
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钙钛矿实验室效率、稳定性的持续突破
第三代钙钛矿太阳能电池技术从2009年首次提出至今经历了多轮技术革新，在转换效率和稳定性方面不断突破，实验室技术的逐渐成熟为产业化打下坚实基础。
梳理来看，钙钛矿技术发展整体可分为三个阶段：
1）2009-2012年处于技术孕育期，每年全球有数十篇钙钛矿领域论文发表，钙钛矿逐渐从染料敏化电池演变成全固态的电池结构，效率处于较低水平约10%左右，参与研究人员较少；
2）2013-2019年处于技术快速成长期，众多国内外科研领军人物加入，钙钛矿领域每年全球论文发表数量从2013年到2019年提升约75倍，2019单年达到4000篇以上，学界通过不断改进钙钛矿薄膜制备工艺、吸光层组分及调整器件结构等方式，迅速实现了转换效率由10%至25%的提升；
3）2019以来技术发展达到了从成长期向成熟期的过渡阶段，钙钛矿领域全球论文发表量增速回落，但数量仍维持在近 5000篇/年，随研究者对钙钛矿的认识的深入和产业化进程的到来，稳定性和转换效率进一步提升成为主要议题，针对钙钛矿材料的界面修饰和改性工作大量开展，使技术竞争力不断提升。



图：钙钛矿技术发展历程
阶段1：2009-2012，脱胎于染料敏化电池，全固态电池结构奠定钙钛矿性能基础
钙钛矿太阳能电池由染料敏化电池结构演变改良成形，采用钙钛矿替代染料敏化剂作为核心吸光材料，实现了光能捕获能力的增强。
钙钛矿太阳能电池的起源是Grätzel教授在 1991年开发的染料敏化（DSSC）太阳能电池。染料敏化电池主要由纳米多孔半导体薄膜、染料敏化剂、氧化还原电解质和电极等部分组成。染料敏化剂分子吸收光能从基态跃迁至激发态，并将电荷传导至纳米多孔半导体薄膜和氧化还原电解质中实现光能向电能的转换。2009年，日本Miyasaka教授首次提出了在染料敏化电池结构的基础上，采用有机金属卤化物钙钛矿碘铅甲胺MAPbI3代替染料敏化剂作为电池的可见光敏化剂，钙钛矿具有较窄的带隙显著改善了染料敏化剂较弱的光捕获能力，并获得了3.8％的光电转换效率。
2012年全固态电池结构和空穴传输材料的引入，突破了染料敏化电池稳定性差，转换效率低的壁垒，奠定钙钛矿电池高转换效率基础。2012年，Grätzel 教授首次制备了不含液态电解质的全固态钙钛矿太阳能电池，并引入染料敏化电池所采用的有机空穴半导体2，2，7，7-四 [N，N-二%284-甲氧基苯基%29氨基]-9，9-螺二芴（Spiro-MeOTAD）材料，一举将钙钛矿电池转换 效率由8.5%带向9.7%+。全固态的电池结构解决了钙钛矿在敏化电池的液体电解质中的快速溶解、性能不稳定的问题；Spiro-MeOTAD 材料由于对钙钛矿中的空穴的提取能力强，所以Sprio-MeOTAD材料至今仍是产学界刷新钙钛矿电池实验室转换效率记录时首选的空穴传输层材料。全固态电池结构的突破性发现真正奠定了钙钛矿电池的性能基础，随后的2013-2019年行业进入电池性能快速迭代提升的黄金阶段。



图：全固态钙钛矿太阳能电池诞生，效率超9%（左:电池宏观实物图；中:电池微观结构；右:电池性能参数）
阶段2：2013-2019，结构调整、配方优化，钙钛矿光学性能、稳定性加速提升
钙钛矿电池的结构与配方决定电池光捕获能力（光学性能）与电荷分离效率（电学性能），影响光电转换效率。2013年以来结构与配方迭代推动钙钛矿太阳能电池实验室转换效率以每年近 2ppt的速度迅速提升，至2019年已提升至25.2%。
电池结构简化升级，促进开压与填充因子提高，改善钙钛矿电池电学性能。钙钛矿的初 始结构类似染料敏化电池，几次关键的电池结构突破包括：1）2013年，韩国 Seok 教授提出了介孔结构，该结构有效地提高了开路电压和填充因子，实现12%的转换效率。2）同年，牛津的Snaith教授证明采用更为简化的平面异质结结构同样可以实现电荷的高 效分离和提取，通过气相沉积钙钛矿作为吸收层，电池的转换效率在模拟全日照条件下可以超过15%。由于平面p-i-n结结构制备过程相较介孔结构更为简易，可节约成本，实验验证转换效率较高，所以成为目前量产线和实验室中最为典型的钙钛矿电池结构。



图：结构简化，减低制造成本，提升转换效率
钙钛矿层配方调整改善光学性能提高钙钛矿电池转换效率，同时改善材料稳定性。钙钛矿吸光层材料的成分（指ABX3结构中A、B、X分别的元素构成）对于电池稳定和效率具有主要影响，技术发展初期钙钛矿吸光层材料通常采用甲胺铅碘%28MAPbI3%29体系，但甲胺离子的热稳定性较差。因此，美国西北大学教授 Kanatzidis 在2013年首次报道A离子采用甲脒（FA）的钙钛矿化合物合成方法，发现含FA的钙钛矿材料具有更优的热稳定性。韩国蔚山科学技术大学的Seok教授在2015年进一步提出采用甲脒铅碘%28FAPbI3%29体系钙钛矿材料制备光伏电池的方法，体积较大的FA阳离子取代MA阳离子后，钙钛矿层更小的带隙增强了近红外吸收，该器件当时创造了20.1%的认证效率记录。为进一步提高器件性能，混合离子钙钛矿体系被采用以实现更优的效率与稳定性的平衡。
随钙钛矿电池的成分配方体系的不断地发展，电池稳定性和效率逐步提升。2016年Grätzel教授系统性研究了混合离子钙钛矿材料成分对电池的开压和电流的影响，发现对成分进行精细调控可以得到兼顾更高转换效率和更优稳定性的电池器件，该团队制备的混合离子钙钛矿 FA1−xMAxPb%28I1−yBry%293 相比于甲脒铅碘FAPbI3体系（该团队效率10.4%）实现了17.4%的更高认证效率。

阶段3：2020至今，界面修饰、添加剂工程，钙钛矿电学性能和稳定性进一步改善
界面修饰有效减少界面处缺陷复合带来的效率损失，提高转换效率，增强结构稳定性。2020年以来，钙钛矿逐步走向商业化应用，效率提升速度根据边际递减效应逐步放缓，实验室提升效率的工作重点在调整钙钛矿配方改善光学性能的同时，也更加重视界面修饰改善电学性能。钙钛矿和电荷传输层之间的界面特性在钙钛矿电池的电荷复合机制中起着重要作用，较大地影响了太阳能电池的开压和填充因子。2020年，加拿大多伦多大学Sargent教授开发出烷基胺配体%28AAL%29作为钝化层来修饰钙钛矿表面，通过绝缘AAL层的电子隧穿效应降低了界面处的非辐射复合损失并取得了22.3%的认证效率。
添加剂工程提高电池稳定性，助力钙钛矿电池达到IEC稳定性标准。此外，这一阶段的钙钛矿实验室工作也更加注重提高电池寿命，以满足产业化要求，通过添加剂工程提升钙钛矿电池稳定性因此成为近年来的重点研究方向。我国韩宏伟教授在202年采用5-氨基戊酸（5-AVA）作为添加剂加入钙钛矿中，制备的电池通过了IEC61215:2016的稳定性标准，实现了在55℃ ±5℃的最大功率点下工作了9,000多小时无显著衰减。



图：添加剂显著提升电池稳定性
经过三个阶段的技术突破，钙钛矿电池在研发效率方面已取得了长足的进步。目前单结最高转 换效率已达到25.7%，钙钛矿/钙钛矿叠层最高效率为28.0%，钙钛矿/晶硅叠层效率最新实现了31.3%。
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产业化进程加速
国内钙钛矿领域投融资活跃度及产能扩张动作自2020年开始显著加速，认为一方面受益于国内钙钛矿科研成果突破，另一方面也得益于国内双碳相关政策对赛道的加持背书。
政策方面，认为双碳目标奠定了光伏未来主体能源地位，其中国家部委出台两个规划、一个方案 明确提及发展钙钛矿新型技术。科研方面，我国钙钛矿太阳能电池研发成果位居国际前列，贡献了全球48%的钙钛矿领域发表论文，统计目前有近十个国内高校团队正在将科研成果转化为产能落地，相关投融资活动密集，叠加前期耕耘多年的几家钙钛矿初创企业，国内钙钛矿领域初创企业的合计估值或已超过百亿元。
产能方面，有2家企业（协鑫光电、纤纳光电）已于今年中率先投产百兆瓦量产中试线，目前正在进行产线调试和良率爬坡工作；另有3家企业（极电光能、万度光能、众能光电参股无锡项目）正在开展百兆瓦量产中试线设备搬入工作，企业预计于今年底内建成投产。
1、双碳政策文件加持，钙钛矿企业融资进程显著加速
国家部委出台政策密切关注钙钛矿新材料，促进引导一二级资本布局。2020年国家提出30/60碳达峰、碳中和目标，我们认为奠定了光伏未来主体能源地位，近半年的时间内，国家产业政策多次“点名”钙钛矿太阳能电池制备及产业化技术研究：2022年4月，国家能源局、科学技术部出台《“十四五”能源领域科技创新规划》明确研究高效钙钛矿电池制备与产化生产技术等五项光伏技术。2022年6月，国家九部门联合印发《“十四五”可再生能源发展规划》，强调加强可再生能源前沿技术攻关，掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术。2022年8月，国家科技部、发改委、工信部等九部门出台的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案%282022—2030年%29》再次提到研究基于新材料（钙钛矿）和新结构的光伏电池新技术。2020年以来密集的政策出台引导了更多一二级资本对钙钛矿领域初创企业的投入，认为有望促进相关企业加速钙钛矿量产配方和设备的采购，推动量产产线的验证工作。



图：先行企业估值过百亿元，钙钛矿商业化进程加速（不完全统计）
2、中国高校钙钛矿科研进展领先，高校背景初创团队涌现
国内钙钛矿论文发表、专利申请数量领先，占据产业化主动权。论文发表方面，钙钛矿技术诞生初期国内实验室便保持高度关注，2009-2021年国内论文全球占比48%，并在技术细分领域（如反式器件，柔性器件等领域）已走到国际前列。专利申请方面，2013年起，我国钙钛矿领域专利申请快速增长，主要源于科研团队扩张和政策引导。我国863/973计划、国家自然科学基金等项目扶持了许多科研团队进行钙钛矿项目研究。《关于促进科技成果转化的若干规定》和《高新技术企业认定管理办法》促进高校学术研究落地，刺激企业申请专利的热潮。



图左：全球钙钛矿电池论文发布数量 5000 篇/年；图右：国内钙钛矿领域专利申请数量迅速提升
中国研发团队实力雄厚，越来越多初创团队正在走出实验室。在团队数量上，中国院所也保持领先优势，越来越多团队走出实验室，同企业一起推进技术从实验室到产业化的发展。基于公开资料整理，对钙钛矿领域由高校科研成果转化对的初创团队包括但不限于：
曜能科技：北京曜能科技有限公司成立于 2017 年 3 月，由原北京大学周欢萍教授团队的段野担任COO。公司技术团队起源于UCLA，2016-2021 年间发表SCI一区顶刊73篇，团队2019年在Science上发表的“铕离子对提升钙钛矿太阳能电池寿命的机理”被科技部评选为“2019年度中国科学十大进展”之一。公司已于2019年在北京建成高标准研发中心并投入使用，2021年8月完成了数千万元A轮融资用于晶硅钙钛矿叠层钙钛矿技术研发。
无限光能：深圳无限光能技术有限公司由清华大学电机系易陈谊副教授于 2022年2月联合创办，易教授担任首席科学家。公司在钙钛矿太阳能电池技术研发上沿用清华大学实验室科研成果，在6月完成数千万元的天使轮融资，用于大尺寸钙钛矿太阳能电池组件试验线建设和技术团队扩充。公司预计将于今年Q3完成试验线建设，目标效率20%，试验线完成后将启动10MW级中试线建设，2024年建成100MW级量产中试线。
黎元新能源：苏州黎元新能源科技有限公司成立于2016年3月，由上海交通大学陈汉副教授担任监事。公司依托于上海交通大学韩礼元团队和日本国立物质材料研究所的实验室技术开展成果转化、进行钙钛矿电池产业化，于2017年获得首个小面积模组%2836.1cm2 %29 12.1%的认证效率记录。
仁烁光能：仁烁光能（苏州）有限公司由南京大学谭海仁教授创办于2021年12月，公 司基于谭教授团队叠层技术工作开展全钙钛矿叠层电池开发。团队拥有多项叠层电池认证效率记录，小面积全钙钛矿叠层电池认证效率28.0%。在2021年8月，公司建设10MW的钙钛矿叠层中试线已投入使用，计划2022年下半年启动150MW产线建设。
宝馨科技：2022年9月20日，公司公告与西安电子科技大学张春福教授、朱卫东副教 授、安徽大禹实业集团有限公司就“HJT-钙钛矿叠层、钙钛矿电池”产业化技术开发及产品推广达成合作意向。该团队在2021年四端机械叠层太阳能电池认证效率上实现突破，认证效率达28.08%为同期国际最高。今年初团队对效率进行再次认证，可超过28.4%。产业化进程方面，该团队目标2024年底建设成 100MW 叠层电池产线，叠层器件效率目标32%，运行寿命目标25年。

3、头部企业首条百兆瓦量产中试线陆续落成
以协鑫光电、纤纳光电、极电光能、众能光电、万度光能为首，多家企业搭建中试线，加速规模量产验证进程。当前钙钛矿企业一条百兆瓦级别量产中试线的投资额在1.5亿元-2亿元左右，近一年来随着钙钛矿企业融资事件增多，越来越多企业通过一级市场融资获取发展资金，陆续购置生产设备、搭建百MW级量产中试产线，进行钙钛矿大面积规模化生产工程性问题攻坚。
上述企业对于首条百兆瓦量产中试线稳定量产后的效率目标基本在 16-18%之间，成本目标基本在1.5元/瓦以下%28首条产线折旧、人工、研发摊销更高%29，我们认为明年将是先发企业技术验证的攻坚之年。若百兆瓦量产中试线的预期效率、成本、良率目标得以实现，相关企业有望加速启动后续GW级量产产能的建设%28目前钙钛矿全行业意向扩产规模已达到接近30GW%29。认为当前钙钛矿产业处于从0到1的阶段中，目前行业属性具有较强先发技术优势，各家企业目前均在积极进行技术方向验证，看好研发团队出众、融资顺利、设备合作领先的先行企业，能够率先实现量产技术突破，获得先发优势。
协鑫光电:三位创始人毕业于清华大学化学系，董事长范斌博士师从钙钛矿领域开拓者瑞士洛桑联邦理工学院的Michael Gratzel教授。团队选择狭缝涂布技术，制备1m×2m规格大面积反式结构钙钛矿电池。2010年公司前身厦门惟华光能成立，2016年被协鑫集团收购成立协鑫纳米科技有限公司，2017年在苏州工业园区开始生产线研发建设，2019年基本完成工艺开发，2019年12月底协鑫纳米投资成立协鑫光电%28本公司%29，开始市场化融资。2020 年下半年公司完成A轮融资，2021年9月100MW 的产线基本建成，预计 2023年完成产线优化。2022年上半年完成了B轮融资，用于100MW产线的技术升级，公司目标产线2022年、2023年分别达到16%、18%的转换效率。
纤纳光电:纤纳光电CEO姚冀众毕业于帝国理工大学，首席科学家杨旸毕业于加州大学洛杉矶分校。团队技术选择0.6m×1.2m规格钙钛矿组件产品，已获得250余项知识产权专利。公司成立于2015年7月，同年8月完成天使轮融资。2017年11月开始A轮融资。2019年1月开始B轮融资，同年3月20MW中试线落成，同年10月300c㎡小组件实现 14.30%记录效率。2020年公司实现小批量投产并取得全球首个钙钛矿组件IEC稳定性认证。2020年12月完成C轮融资，2021年12月公司首条100MW产线落成。2022 年 7月纤纳光电钙钛矿α组件的全球首发，率先实现出货，目标效率18%。
极电光能:极电光能联合创始人于振瑞博士曾获得墨西哥国家科技奖，属于江苏省双创领军人才，拥有35年光伏技术研发与产业化技术开发与管理经验。公司成立于2020年4月，同年12月开始产业化研发，团队技术选择0.6m×1.2m规格反式结构钙钛矿组件产品进行研发，目前已获得50余项核心技术专利，其中80%为发明专利。2021年3月在64cm2 面积上实现20.5%的钙钛矿组件效率记录，被收录于Martin Green全球太阳能电 池效率表。2021年10月完成 Pre-A 轮融资，募集资金2.2亿元用于新技术研发和试制线 建设。2021年Q4正式开启150MW产线建设，公司预计2022年Q3设备到齐，2022年 Q4开始调试，明年目标实现15-16%量产效率。2023年Q1计划开始建设GW产线。
众能光电:众能光电首席科学家胡国华为洛林大学教授，公司主营业务包括钙钛矿电池装备设计制造与反式钙钛矿器件研发，已获专利20余项。公司成立于2015年8月， 2021年9月公司完成A轮融资，公司预计参股的无锡基地将分别于2022年12月、2023 年6月前完成各200MW钙钛矿太阳能光伏组件产线建设%28合计400MW%29。
万度光能:湖北万度光能有限责任公司成立于2016年8月，公司董事长为长江学者， 万人计划领军人才，华中科技大学韩宏伟教授，团队专注于1.0m×1.6m可印刷介观太阳 能电池研发。2021年6月正式启动钙钛矿太阳能电池生产基地项目，开始产业化发展。公司拟分两期建设电池生产基地，第一期200MW量产中试线已于2022年8月设备全部 到场，经调试后预期10月投入使用，公司目标产线2022年、2023年分别达到16- 18%、18-20%的转换效率。
牛津光伏:牛津光伏联合创始人兼首席科学官是牛津大学物理系Snaith教授。公司成立于2010年，针对欧洲高电价市场，研发高转化效率硅/钙钛矿叠层电池，在2020年12月取得1cm2面积的叠层电池效率记录29.52%，2021年7月完成位于德国哈维尔河畔勃兰登堡的百MW级制造基地的扩建，公司预计2022年实现100MW级叠层产线投产。

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