一、钙钛矿技术概述
钙钛矿（perovskite）是一类以俄国地质学家Lev Perovski命名、具有ABX3结构的矿物化合物，如CaTiO3，而具有光伏效应的钙钛矿材料则是一类具有相同晶体结构的杂化金属卤化物钙钛矿。钙钛矿太阳电池（Perovskite Solar Cells, PSC）是指使用“有机-无机杂化金属卤化物”作为光敏层的薄膜太阳电池。由于这种光敏材料与钙钛复合氧化物（CaTiO3）具有相同的晶体结构，因此被称为“钙钛矿太阳电池”。
二、技术研发进展
1. 光电转换效率
截至2024年5月，钙钛矿-晶硅叠层太阳电池的最高效率纪录为33.9%（面积：1.0044 cm²），由隆基绿能（LONGi）创造；钙钛矿-晶硅叠层小组件的最高效率为28.6%（面积：258.14 cm²），由英国牛津光伏（Oxford PV）保持；钙钛矿-钙钛矿叠层电池的最高效率为29.1%（面积：0.0489 cm²），由南京大学和仁烁光能（NanjingU/Renshine）保持；钙钛矿-钙钛矿叠层大面积电池的最高效率为28.2%（面积：1.038 cm²），同样由南京大学和仁烁光能保持；钙钛矿-钙钛矿叠层微型组件的最高效率为24.5%（面积：20.25 cm²），也由南京大学和仁烁光能保持。
2. 钙钛矿电池稳定性
钙钛矿商业化组件的稳定性得到了显著提升。2022年，杭州纤纳1.2m×0.6m的钙钛矿组件通过了德国电气工程师协会（VDE）权威认证的IEC61215和IEC61730稳定性全体系测试。2023年，极电光能1.2m×0.6m的钙钛矿组件获得了德国莱茵认证公司TUV颁发的首张IEC61215和IEC61730商用证书。
在钙钛矿太阳电池效率和稳定性的研究上，科研人员并未能同步提升效率和稳定性，即高效率不代表高稳定性，反之亦然。大多数情况下，效率和稳定性无法兼顾。因此，需要协同提升钙钛矿太阳电池的效率和稳定性，成为业界新的研究课题。在钙钛矿光伏产业化进程中，实现大面积、规模化量产的钙钛矿商业化组件的“稳效协同”突破是关键。
三、国内钙钛矿产业化进展
1. 产能不断扩大
截至2024年3月底，国内已有纤纳光电、协鑫光电和极电光能3家百兆瓦级钙钛矿生产线通线。仁烁光能、万度光能、曜能科技和脉络能源4家公司百兆瓦级钙钛矿中试线已建成。此外，多家钙钛矿公司正在建设中试线，更多实验室小试线也已建成或在建。隆基绿能、晶科能源、通威、正泰新能、天合光能、阿特斯等晶硅电池企业依托晶硅太阳电池的技术优势，选择钙钛矿-晶硅叠层太阳电池路线，以突破晶硅太阳电池的效率限制。宁德时代、比亚迪、京东方等上市公司也积极布局钙钛矿行业，进行相关技术和专利储备。
2. 组件迈进商业化门槛
2023年，钙钛矿光伏标准组件实现了历史性突破，向大规模商业化迈出重要一步。纤纳光电、协鑫光电、极电光能均有标准钙钛矿组件发电项目竣工并投入使用。2023年11月底，三峡集团在鄂尔多斯的1MW钙钛矿电站并网发电。这些项目将为钙钛矿标准组件的大规模商业化应用积累宝贵经验。
3. 持续有新入局者
2023年6月，中国核电审议通过了关于柔性、刚性钙钛矿商业级中试产线研发科研项目立项的议案，2023年将重点加速钙钛矿太阳能电池产业化进程。2023年11月，显示面板龙头京东方启动钙钛矿光伏项目，正式进军光伏行业；比亚迪在2023年11月的投资者关系活动发布中介绍旗下光伏业务时提到，比亚迪已积极布局钙钛矿电池技术。
4. 持续受资本市场看好
钙钛矿光伏企业持续受资本市场青睐，2023年全年至少有7家钙钛矿企业完成了新一轮股权融资。
四、存在的主要问题
1. 产品稳定性及商业化待验证
钙钛矿的稳定性是各界普遍关心的问题。尽管早期的钙钛矿器件稳定性较差，但近年来得到了极大的提升。学术界对钙钛矿稳定性的影响因素有了较深入的理解，并提出了各种解决方案。然而，这些解决方案需要更多实验验证；在工程应用上，将学术界的方案应用于实际生产中需要大量的二次开发工作。2023年，主要企业开始收集钙钛矿电站的野外实证数据，预计2024-2025年将有更多野外数据来验证钙钛矿产品的稳定性。
2. 产业生态发展不成熟
钙钛矿组件的生产制造需要成熟的专门设备。目前，用于大面积钙钛矿组件制备的设备多是从其他领域移植过来的，还没有与钙钛矿相关制造技术完全融合。未来，应该基于钙钛矿生产涉及的材料和工艺技术开发出成熟的专用设备。
3. 钙钛矿的效率测试及功率标定问题
国际认证机构对光伏电池（组件）测试的面积定义限于全面积、孔径面积和限定辐照面积。钙钛矿效率认证普遍采用限定辐照面积法进行电池和组件的测试，但仍有部分第三方认证机构采用“去死区”方法，导致测试结果和应用效果存在偏差。
此外，国际权威图表只承认“稳态效率”，但其测试非常复杂，无法在生产线上推广。光伏行业常用的功率检测方法“IV扫描法”对于钙钛矿组件而言，测量结果对测量条件（如扫描方向、扫描速度等）过于敏感，影响了准确的功率标定。因此，需学术界、产业界、设备方共同制定可靠、快捷的组件电学参数检测标准。
钙钛矿组件的弱光性能和温度系数优于晶硅。在相同条件下，钙钛矿组件的发电量高于晶硅组件。然而，按照晶硅组件的测试标准，会导致钙钛矿组件的测试结果误差较大。因此，建立新的标准以标注钙钛矿组件的功率至关重要。
4. 量产组件的效率与稳定性需要协同提高
随着组件面积的增大，其光电转换效率明显降低，而高效率电池和组件的稳定性无法保证。制备同时具有高效率和高稳定性的大面积钙钛矿组件，即“稳效协同”的量产组件，是钙钛矿产业化的关键问题。
