钙钛矿光伏

　　01　　钙钛矿太阳能简介

　　钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，核心是具有钙钛矿晶型(ABX3)的有机金属卤化物吸光材料，带隙约为1.5eV，能耗充分吸收800nm以下的太阳光，钙钛矿型结构CH3NH3PbI3可以实现对可见光和部分近红外光的吸收。

图1 钙钛矿电池结构

（资料来源：《中国光学期刊》）

　　钙钛矿型属于第三代太阳能电池，具有效率高、易制备、成本低等优势。因吸收光谱广，产生的光生载流子不易复合，能量损失小，因而能够高效率能量转化，转换效率在25%左右。

图2 太阳能电池分类

（资料来源：新兴TCO材料在光伏行业应用前景）

　　钙钛矿电池属于柔性光伏，能够和现有光伏太阳能进行叠层应用，从而进一步提高转化效率。理论效率来看，新式钙钛光伏电池的单层理论效率可达31%，钙钛矿双结叠层电池转换效率可达40%，钙钛矿三结叠层电池理论效率可达48%以上。这种双结技术，其中有一种形式就是钙钛矿/晶硅双结叠层电池。

图3 钙钛矿叠层技术与主流硅电池技术的LCOE对比

（资料来源：光伏测试网）

　　02　HJT钙钛矿叠层电池

　　HJT是Heterojunction with Intrinsic ThinLayer（具有本征非晶层的异质结）的缩写，HJT电池是目前很火的太阳能技术路线，被誉为下一代光伏电池。HJT电池是硅片的太阳能电池技术和薄膜光伏技术的融合体，并且兼具两者的优点。其中钙钛矿是HJT复合的一个重要方向。HJT+钙钛矿叠层工艺可将电池转换效率提升至30%+。

　　HJT晶体硅主要吸收太阳的红外光，而钙钛矿可有效利用紫外和蓝绿光，叠层技术用低温沉积工艺（PVD/CVD方式）实现短波长吸收（钙钛矿）和长波长吸收（HJT）的结合，从而拓宽太阳电池对太阳光谱的能量吸收范围，大幅提高转换效率。2020年OxfordPV光伏钙钛矿晶硅叠层电池在1.12平方厘米的面积上达到了29.52％的实验室转换效率。

图4 钙钛矿叠层可拓宽太阳电池对太阳光谱的能量吸收范围

（资料来源：OxfordPV）

图5 一种转换效率29.52%的钙钛矿-HJT叠层电池

（资料来源：Adv.EnorgyMater）

　　03　HJT钙钛矿叠层电池相关应用

　　近年来，多个公司布局异质结电池，据不完全统计，2020年至今公布的产能规划近60GW，包括爱康科技、东方日升、中利集团、天合光能、比太科技、钧石能源、山煤国际、通威股份等在内的多家光伏电池片知名企业均已宣布投资新建GW级的HJT相关项目。随着各个公司量产的持续推进，预计2021年有10-15GW产能投放。

图6 光伏行业各公司量产布局情况

（资料来源：Wind）

　　04　光伏行业市场政策

　　全球方面：2007-2008年，西班牙市场在高额补贴下兴起，2008年西班牙实现光伏装机2.89GW，全球光伏新增装机占比达46.48%。2010-2011年，补贴阶梯式退坡导致意大利、德国市场爆发抢装潮，推动全球装机增速提高。2013-2017年，中国光伏装机大幅增长，引领全球装机进入100GW量级。2018年以后，全球市场正向多元化发展，以美、日、印为代表全球多国装机份额逐步提升。

图7 2007-2020年全球光伏新增装机及增速{单位：GW，%}

（资料来源：国信证券研究所）

　　国内方面：2013-2014年：海外出口受制于双反政策，国内装机规划与补贴等政策陆续出台；2015-2017年：国内光伏产业利好政策力度加大，新增装机规模持续提升；2018年：“531”新政出台，国内新增装机容量大幅下滑；2019年至今：补贴持续退坡，平价上网进程提速。

图8 2013年至今中国光伏装机规模与政策梳理

（资料来源：国信证券研究所）

总结

　　钙钛矿太阳能电池是下一代极具竞争力的技术路线，但目前仍有一些技术问题需要时间解决。将钙钛矿技术叠层使用是目前技术的主流方向，未来和HJT结合形成HJT/钙钛矿叠层电池形成具有更高效率的发电电池有望引领行业发展。整体来讲光伏前期的发展主要受到政策驱动，目前仍然处于高度景气状态，未来政策的方向是引领能源结构多元化。