2023年趋势钙钛矿电池具备效率和成本两大优势

趋势三光伏高效率路线具备更强的贝塔

3.1.钙钛矿电池具备效率和成本两大优势

钙钛矿电池转换效率理论极限与实验室数据均高于晶硅电池。钙钛矿材料吸光系数远高于晶硅材料，光电转换性能极好，能量转换过程中能量损失极低，从理论极限来看，晶硅太阳能电池、PERC单晶硅电池、HJT电池和TOPCon电池的极限转换效率分别为29.4%、24.5%、27.5%和28.7%，相比之下，钙钛矿单层电池的理论效率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率极值可达35%，而三节层电池理论极值可达到45%，如果在钙钛矿电池中掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率甚至可以达到的50%，是目前晶硅电池的2倍左右。从实验室数据来看， 过去十多年钙钛矿电池在实验室转化效率上的进步相当于晶硅太阳能电池60 余年的进展，目前钙钛矿单层电池、晶硅/钙钛矿双节叠层电池和全钙钛矿叠层电池的实验室转换效率已经分别达到25.6%、31.3%和28%。 

钙钛矿电池相比硅晶电池生产过程更具经济型，降本效用突出。钙钛矿电池著缩短产业链，百兆瓦的钙钛矿电池单一工厂，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，硅晶电池则需要硅料、硅片、电池、组件四个以上不同工厂生产加工，假设所有环节无缝对接，一片组件完工大概也要三天左右时间；钙钛矿电池单位产能投资低，以1GW产能投资来对比，晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来，需要大约9亿、接近10亿元的投资规模，而钙钛矿1GW的产能投资，在达到一定成熟度后，约为5亿元左右，是晶硅的1/2；钙钛矿电池原材料纯度要求低，太阳能级的硅料，纯度需要达到99.9999%（6个9），现在还有把标准把纯度拉升至了99.99999%的（7个9）。但对于钙钛矿，只需要1个9（95%）即可满足使用需求，这一个9，不仅会降低能耗，同时对于稳定性也会有一个根本提升；钙钛矿电池单瓦能耗低，每1瓦单晶组件制造的能耗大约是1.52KWh，而钙钛矿组件能耗为0.12KWh，单瓦能耗只有晶硅的1/10。钙钛矿电池综合成本低，单片组件成本结构中，钙钛矿占比约为5%，玻璃、靶材等占到另外的2/3，总成本约为5毛到6毛钱左右，是硅晶电池极限成本的50%。

3.2.顶层政策支持推动钙钛矿电池产业化进程提速 

顶层政策支持钙钛矿电池发展。2022年4月2日，国家能源局和科学技术部发布《“十四五”能源领域科技创新规划》，从聚焦大规模高比例可再生能源开发利用方面提出了风电太阳能发电技术攻关的具体目标，其中便包括高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备，开发高可靠性组件级联与封装技术，研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池；开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。2022年8月18日，科技部结合联合发改委等九部门共同研究制定并发布了《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022-2030年）》，方案指出，在新能源发电方面，研究可突破单结光伏电池理论效率极限的光电转换新原理，研究高效薄膜电池、叠层电池等基于新材料和新结构的光伏电池新技术。

钙钛矿单结电池百兆瓦级产线建设及规划数量明显增加。2021 年首条协鑫光电百兆瓦级产线建成投产，纤纳光电、极电光能、万度光能也在2021 年通过融资等方式投建百兆瓦级产线，纤纳光电100MW 产线于2022年落地，预计极电光能150MW 产线也会在今年内投产。此外，大正微纳、无限光能、光晶能源均在推进其试验/中试线进程，规划百兆瓦级产线预计在2023-2024 年落地。产业内已有企业开始规划GW级产线，协鑫光电、极电光能有望在2023-2024年看到产线落地，预计在未来百兆瓦级量产线规划落地后，行业内其他企业也将推进GW 级产线布局。

钙钛矿叠层电池现阶段多处于研发试验阶段。①晶硅钙钛矿叠层目前合特光电和东方日升有产线规划，合特百兆瓦中试线预计2023 年中投产，行业内众多新老玩家均有不同路线的钙钛矿晶硅叠层电池研发布局；②全钙钛矿叠层仁烁光能规划2022 年下半年投建150MW 量产线；③铜铟镓硒钙钛矿叠层泰州锦能2021 年11 月投建研究院、生产线、光伏电站及配套设施。