资本热捧、产线落地……钙钛矿即将成为新一代光伏电池革命的引领者？
这个诞生于2009年的新技术，仅用十年时间就完成了从技术发现到实验室转换效率突破25%的“壮举”，而晶体硅电池则用了足足六十余年。
钙钛矿的高速发展让市场看到了下一代光伏技术的肇始，众多资本争相涌入这一新赛道。据不完全统计，2021年钙钛矿光伏领域至少吸引了85亿元投资。
到了2022年,淡马锡投资、红杉中国、IDG资本、招银国际等对协鑫光电、纤纳光电等钙钛矿企业的投资也仍未停止，相关企业投后估值已超百亿。
在此背景下，钙钛矿产业化进展也迎来了明显加速。协鑫光电、纤纳光电、极电光能的100MW、100MW、150MW钙钛矿生产线已正式运行，GW级产线均在规划中。
本报告将通过梳理钙钛矿电池产业链，详细阐述钙钛矿生产领域所涉设备、材料的种类和性能，组件的不同类别、技术优缺点及产业化趋势。
同时，报告也将剖析钙钛矿电池产业化当下面临的主要问题，以及各环节主要厂商的布局和最新技术进展。
1 钙钛矿电池简介
1.1 钙钛矿独具四大优势
1.2 资本密集布局，产业化进程提速
2.钙钛矿电池产业链之设备
2.1 镀膜设备价值量占比高
2.2 激光设备需求不断增长
3.钙钛矿电池产业链之材料
3.1材料体系尚未定型，不同膜层均有多种选择
3.2 TCO玻璃是最核心材料
4.钙钛矿电池产业链之组件
4.1单结电池结构简单，转换效率仍有提升空间
4.2叠层电池转换效率高，但多处于试验阶段
5.钙钛矿电池产业化难题
5.1大面积组件光电转换效率低
5.2组件稳定性差
5.3结晶工艺存不确定性
根据不同的技术路线，太阳能电池可大致分为晶硅电池、薄膜电池、钙钛矿电池等。
对于光伏电池各个技术路线而言，转换效率的高低决定了其未来的发展潜力。相比较晶硅而言，钙钛矿具备三大核心优势：光电特性非常好、原材料丰富且易于合成、生产工艺流程短。
资料显示，单结晶硅电池的理论极限效率约为29%，从实际情况来看，目前晶科能源182TOPCon电池转换效率约为26.4%；隆基绿能的P型HJT电池、无铟HJT电池目前的最高转换效率则达到26.56%、26.09%。
而钙钛光伏电池的单结理论效率可达31%；钙钛矿叠层电池，包括晶硅/钙钛矿的双结叠层转换效率可达35%，钙钛矿三结层电池理论效率可达45%以上，因此被业内认为有望成为下一代主流光伏技术。
制备成本方面，硅料价格的持续上涨使得下游电池和组件厂商利润承压均出现一定程度的下滑。
而PSCs制作过程无需硅料，制作金属卤化物钙钛矿所需原材料储量丰富，价格低廉，且前驱液的配制不涉及任何复杂工艺，对纯度要求不高，后续组件对加工环境要求也不高，组件生产过程不需要晶硅电池的千度左右的加工温度，在生产过程中的能耗比较低，多数环节也不需要真空环境。
目前，钙钛矿组件成本结构占比最多的是电极材料，达37%，钙钛矿自身材料成本占比仅为5%，钙钛矿组件未来仍有较大的降本空间。
设备投资方面，晶硅电池在四个不同工厂内分别加工硅料、硅片、电池、组件，此过程需要至少耗时3天，而PSCs的生产流程简单，可在45分钟内将玻璃、胶膜、靶材、化工原料在单一工厂内加工成为组件，产业链显著缩短，价值高度集中。
立鼎产业研究统计了纤纳光电、协鑫纳米、牛津光伏等三家公司公布的数据，以达到1GW产能需要的投资金额来对比，晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来，需要大约9亿-10亿元的投资规模，而钙钛矿实现1GW产能需要的投资金额约为5亿元左右，是晶硅的一半左右，比起投资更高的第二代GaAs薄膜太阳能电池，成本更是只有1/10。
2021年以来钙钛矿一级市场投资持续火热，多方巨头入场钙钛矿。
除了腾讯、碧桂园等跨界入局之外，一众专业投资机构纷纷参与钙钛矿电池企业融资，如三峡资本领投纤纳光电C 轮融资、凯辉能源基金领投协鑫光电过亿融资、高瓴资本领投曜能科技数千万A轮融资等。
“市场对钙钛矿技术的关注度越来越高，多方都愿意入股。2020年协鑫光电（协鑫集团控股子公司）寻找投资人时，还没有这样的关注度。” 协鑫光电董事长范斌称。
新兴企业的技术进展不断吸引眼球，包括极电光能、曜能科技、协鑫光电、纤纳光电等；多家A股光伏龙头企业也已开展布局，包括隆基绿能（601012.SH）、晶科能源（688223.SH）、通威股份（600438.SH）等。
尽管目前钙钛矿太阳能电池尚处于产业化早期，其配方、设备、工艺等仍处不断迭代阶段。
但自2022年以来，钙钛矿电池产业化进程明显加快。
据业内专家透露，极电光能2022年底150MW小线投产；杭州纤纳光电投产100MW，协鑫光电、众能光电、万度光等多家企业搭建中试线，加速规模量产验证进程，多条百兆瓦产线、GW级产线规划中。
中商产业研究院指出，2022年钙钛矿电池渗透率不足1%，2030年有望增长至30%。
业内公司对于钙钛矿产业化前景更为乐观，在极电光能联合创始人、总裁于振瑞看来，“2023年，钙钛矿光伏产品将在各种场景下得到应用，预计各类BIPV、分布式光伏等项目上都能看到钙钛矿光伏产品的身影。”
中金公司研究预计，2023年钙钛矿行业中试线扩产规模或达1000-1200MW，同比2022年的350MW增长接近两倍；2023年上半年协鑫光电、纤纳光电、极电光能或率先启动行业首批GW级产能的建设和招标活动；且2023年至2024年，预计各家一级市场钙钛矿公司融资轮次有望继续向前推进。
中金公司称，钙钛矿已经迈过从0-1的阶段，即将迎来从1-N的全新阶段。
基于当前企业的产能规划，中金公司预计2026年钙钛矿电池国内总产能突破25GW，预计钙钛矿电池制造行业、设备行业2026年产值有望分别突破400亿元、100亿元。
而浙商证券对2020-2030年钙钛矿太阳能电池市场空间进行测算更为乐观，假设10年间钙钛矿电池渗透率从0增长至30%，至2030年，钙钛矿设备市场空间有望达到836亿元。
钙钛矿电池的核心设备包括镀膜设备、激光设备、层压设备，并辅以清洗、干燥及各类自动化设备，相较于晶硅电池由硅料、硅片、电池厂、组件的多厂组合生产结构，钙钛矿电池由一条生产线即可组成生产线，实现生产成本的降低。
镀膜设备（PVD设备）、涂布设备、激光设备、封装设备为钙钛矿电池制备四大设备。
据头豹研究院汽车行业分析师鲍金玲介绍，PVD设备不仅应用在钙钛矿电池，晶硅电池的生产也需要，其他的行业生产也有可能会用到PVD技术，目前PVD镀膜设备占钙钛矿整线的价值比例大概在50%左右；激光设备精度要求高于传统光伏、接近于半导体工艺，需求更为明确。
鲍金玲称，四大设备中涂布设备难度更大，因为钙钛矿是把卤化物溶液涂在玻璃或者硅片上，溶液结晶，形成光伏的吸光材料；由于目前没有任何生产活动需要这样的结晶工艺，因此需重新开发适合钙钛矿生产的薄膜设备，主要设备商是美国或日本、韩国企业，本土设备商主要有德沪涂膜（市占率约70%）、中能光电。
长江证券指出，当前钙钛矿电池技术整体仍处于产业化初期，扩产规模较小。设备厂商提前与钙钛矿厂商进行合作研发、验证，将充分受益后续钙钛矿电池扩产放量。
镀膜设备（PVD设备）是钙钛矿电池核心设备，技术较为成熟，价值量占比高。
PVD（物理气相沉积）设备并非新概念，其在半导体&HJT领域已有应用，技术较为成熟。钙钛矿生产线中，PVD设备主要用途为给电子传输层、空穴传输层以及电极等进行镀膜，因此一条生产线可能需要多套设备，这使得目前PVD镀膜设备占钙钛矿整线的价值比例高达50%左右。
根据具体工艺不同，PVD设备可分为蒸镀设备、磁控溅射设备。
此外，还有原理相近的日本住友开发的反应等离子体镀膜（RPD）设备。
RPD的优点是可以减少对钙钛矿电池的轰击损害，有利于提高转换效率和良率，缺点是设备的价格较为昂贵。
东吴证券电新首席证券分析师曾朵红测算，百MW级钙钛矿产线的核心总投资额约1.2亿元，其中镀膜设备、激光设备、涂布设备、封装设备投资比例为50%：25%：15%：10%。
具体来看，生产百MW级钙钛矿电池需要镀膜设备3台（2台PVD，单价1000万/台；1台PRD，单价2000万/台）、激光设备3-4台(大多数4台)，总价值量1000-1500万；涂布设备单台1000+万/台，湿法制备需2台，钙钛矿层+钝化层合计2000万+；封装设备1台，单台价值1200万左右，连同后道设备价值量共3000万元以上。
总的来说，镀膜设备总投资额占比最高，未来镀膜设备国产化是钙钛矿生产降本主要途径，后续GW级设备投资预计为7亿-8亿元/GW。
镀膜设备一般用于制备阳极缓冲层、阴极缓冲层、背电极。国内主要钙钛矿电池镀膜设备商如下：
京山轻机（000821.SZ）是目前上市公司中在钙钛矿设备领域布局较为全面的企业之一。
京山轻机全资子公司晟成光伏早在2021 年5 月与协鑫光电就钙钛矿叠层电池技术达成合作开发协议；2022 年6 月宣布钙钛矿电池团簇型多腔式蒸镀设备现已量产。
据晟成光伏内部人士透露，公司推出的PVD溅射设备已成熟，蒸镀设备也已实现多个客户的出货，此外公司与高校合作开发的空间式ALD设备正在客户端验证，该设备解决了传统ALD设备效率低的问题，有望在电子传输层中实现应用。
1月29日，京山轻机发布业绩预告，预计2022年实现净利2.8亿-3.2亿元，同比增长92%-119%。
京山轻机称，2022年晟成光伏新签订单数和年底在手订单数、销售收入和净利均实现同比大幅增长。
浙商证券认为，京山轻机布局PVD、ALD、团簇型多腔室蒸镀设备、组件封装设备等，已实现量产并成功应用于多个客户端，将具备钙钛矿电池整线设备交付能力，如保持先发优势、将充分受益钙钛矿产业化浪潮。
捷佳伟创（300724.SZ）此前在接受机构调研时表示，公司重视钙钛矿技术，当前行业量产比较少，主要在中试环节，核心设备公司都有相关技术储备。
钙钛矿整体技术路线、工艺路线多样，有些成熟设备已经得到下游客户的认可。
公司2022年实现了PRD设备、蒸镀设备订单的落地，其中PRD设备进展较快，客户反馈良好。此外，公司钙钛矿整线设备的研发已完成，目前正在与下游客户接洽沟通过程中。
光伏产品对于光电转换效率“锱铢必较”，激光可用于掺杂、开槽、转印、无损划片以及打孔技术等，能有效提高光电转换效率，是光伏技术升级的必备“武器”。
据华安证券机械行业首席研究员张帆介绍，2021~2023年光伏用激光设备（不含组件环节及钙钛矿技术）市场总规模约83亿元，2022、2023年市场总量22.46亿、43.39亿元（同比增长34%/93%)。
随着光伏N型电池片产能放量，且新技术不断迭代，光伏激光设备需求不断增长。
目前百兆瓦级别钙钛矿光伏产线中激光设备价值量约为1000万元，钙钛矿产能提升将提高激光设备保持同一精度的难度，同时生产商的经验将随着激光设备出货量的提升而改善，国泰君安预计在这两个因素的共同影响下GW级产线的激光设备价值量约为1亿元/GW。
国泰君安资深分析师周天乐预计，激光设备作为标准配置，将伴随钙钛矿产能快速扩张同步放量，预计2023-2026年国内新增激光设备市场规模为 1.2亿/4.8亿/10亿/15亿元。
据悉，现阶段钙钛矿激光设备尚未实现标准化，各钙钛矿组件生产商均与上游激光企业开展合作共同研发激光设备，能够快速推出满足钙钛矿生产高精度要求的激光设备提供商将占据先发优势。
A股公司中，帝尔激光（300776.SZ）主营应用于光伏产业的精密激光加工设备。
公司多项新技术实现突破，电池片方面，在IBC、TOPCon、HJT、钙钛矿等激光技术上，均有全新激光技术覆盖；组件方面，公司在薄膜打孔、切割、激光无损划片拥有相关技术储备，其中激光无损划片、叠瓦已有量产设备交付。
据公司董秘刘志波介绍，钙钛矿的膜层往上依次为TCO层、钙钛矿层、电极层，公司激光产品在每一层都有相应的应用，同时，还可以考虑在边绝缘上的应用。
德龙激光（688170.SH）聚焦于半导体、光学、显示及消费电子等领域的激光精细微加工设备业务，激光设备营收占比长期超过 70%。
公司目前已经突破了钙钛矿P0（激光打标）、P1-P3及P4全套激光加工设备生产工艺，Micro-LED激光巨量转移设备已经通过客户测试，同时公司的在研项目锂电池电芯激光除膜工艺进展顺利，以上新项目有望在2023年开始放量。
杰普特（688025.SH）是全球市占率最高的MOPA脉冲激光器生产商，2021年MOPA脉冲激光器出货量约为2.5万台，市占率接近70%。
相比于其他类型的激光器，使用MOPA激光器进行极片切割性价比更高、技术更成熟。
公司利用在MOPA激光器领域的优势顺利切入锂电池激光加工设备和钙钛矿设备业务领域。
据杰普特内部人士透露，公司钙钛矿激光设备已推出二代产品方案，涵盖P1-P3薄膜划切工艺段及P4清边工艺四台设备及前后小型自动化设备。
分析人士认为，随着钙钛矿技术产业化推进，杰普特相关设备配套需求静待放量。
钙钛矿电池所需的材料包括封装材料和电极材料，其中TCO玻璃是最核心的封装材料。从成本构成来看，玻璃及其他封装材料占比最高，占比34%，其次是电极材料（靶材），占比约30.9%。
目前，钙钛矿材料体系尚未定型，不同膜层均有多种选择。
封装材料中，产业上常用的TCO导电玻璃分为ITO、FTO和AZO玻璃三类，FTO的导电性能与ITO相比稍显逊色，但具有成本低、膜层硬、光学性能适宜等优点，目前是应用于光伏玻璃领域的主流产品。
AZO的光电性能与ITO相近，且AZO原材料简单易得，生产成本低，在未来产业化的进程中具备重大潜力。
在电子传输层，二氧化钛(TiO2)是最早且应用最为广泛的电子传输层材料，主要得益于二氧化钛与钙钛矿的能级较为匹配，能够有效实现电子传输并阻挡空穴，而且价格较为便宜，但 TiO2 制备过程中往往需要进行 500℃以上的高温烧结以提升传输性能，这一过程制约了 TiO2在柔性衬底上的应用和其产业化的进程。
SnO2电导率和载流子迁移率较高，且制备温度较低，是较为理想的电子传输层材料。因此目前SnO2被产业界广泛研究，以期在产业化进程中实现对TiO2的替代。
钙钛矿吸光层采用的材料一般为有机-无机混合钙钛矿化合物前驱液，目前主流工艺多采用MAPbI3等。
钙钛矿电池的原材料储备极为丰富，且配制前驱体溶液不含复杂工艺，对试剂纯度要求不高。
空穴传输层（HTL）材料可分为有机材料和无机材料两大类。产业端多采用无机材料来代替有机材料，以提升电池寿命、降低生产成本。
常用的无机空穴材料包括Cu2O、CuI、CuSCN、NiOx等。
无机空穴传输层还具有稳定性好、空穴迁移率高、光学带隙宽等优势，但目前HTL采用无机材料时，钙钛矿电池的效率表现不及使用有机空穴传输材料。
此外，产业端多采用铜、银等金属电极，或金属氧化物等作为电极层材料，碳电极也在尝试中。
据东吴证券测算，若2030年钙钛矿组件产量为95GW，对应钙钛矿材料市场空间28亿元，玻璃市场空间259亿元（FTO玻璃182亿元，背板玻璃77亿元），封装材料市场空间98亿元（POE胶膜及丁基胶各49亿元），靶材市场空间105亿元，玻璃及靶材因单位成本占比较高，价值量空间较大。
TCO玻璃即透明导电氧化物镀膜玻璃，通过在平板玻璃表面镀上一层透明的导电氧化薄膜，使得玻璃具有透光和导电的作用，从而能够有效地收集光生载流子，而不能引入不必要的串联电阻，其膜材料主要包括In、Sn、Zn和Cd的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料。
由于薄膜电池组件中间半导体层几乎没有横向导电性能，因此无论是薄膜电池组件还是钙钛矿电池组件，TCO导电玻璃都是必不可少的材料。
目前国内TCO玻璃售价（不含税）约为60元/平米，业内人士指出，随着规模化生产以及技术提升，未来有望下降至40元/平米。
以此测算，TCO玻璃的全球市场空间约为100亿元，国内市场空间约为57亿元。
目前全球TCO玻璃的供应主要集中在板硝子、旭硝子等国外企业。金晶科技已于今年建成国内第一条TCO玻璃产线，另外洛阳玻璃、旗滨、南玻等企业前期均在TCO玻璃工艺、技术上有布局。
据悉，TCO玻璃的原片是超白浮法玻璃，目前具备超白浮法玻璃原片产能的企业仅10家，主要集中在南玻、金晶、旗滨、信义等头部企业，总产能约13850 T/D，由于TCO玻璃原片-超白浮法玻璃产能已严禁新增，因此没有原片产能储备的企业将更难参与TCO玻璃市场。
金晶科技（600586.SH）是目前国内唯一能够量产TCO玻璃的企业，公司现有两条年产1500万平米的TCO玻璃产线，拥有自主知识产权，另有两条原片产线储备，同时公司在马来西亚建设的1条TCO玻璃产线也有望于今年投产，预计总产能或超过6000万平米。
金晶TCO玻璃产品性能得到国内外客户的认可，已实现向国际薄膜电池巨头First Solar供货。
国内方面，公司于2022年10月与国内钙钛矿电池研发生产领先企业纤纳光电签订《战略合作协议》，根据合作协议，公司需根据纤纳光电未来的钙钛矿扩产规划，投资建设相应的TCO玻璃产线，以满足纤纳光电的生产需求。
纤纳光电未来若每增加1GW 的钙钛矿电池产能规划，公司需配套不低于500万平米/年TCO玻璃产能。
国海证券预计2022-2024年公司TCO玻璃营业收入7.95亿、10.60亿、27.00亿元，毛利率36.72%、39.15%、41.11%。
此外，旗滨集团（601636.SH）早期与著名镀膜技术供应商美国阿克玛公司、英国浮法玻璃咨询公司（FGC公司）进行了TCO技术转让和合作，公司于2010年12月合2012年5月相继点火了两条TCO玻璃生产线，产能分别为600T/D和800T/D，后因公司战略转变而未实际生产TCO玻璃。
公司目前仍有原片产能储备，后续若薄膜组件需求放量，公司有重新进入TCO玻璃市场的可能。
钙钛矿电池现阶段的研究方向主要为单结电池和多结叠层电池，两种电池形式各有所长。
单结钙钛矿电池不需要依托PN结（由一个N型掺杂区和一个P型掺杂区紧密接触所构成）就能产生光生伏特效应，结构简单；搭配其他半导体材料实现叠层的多结钙钛矿电池则可以覆盖大部分带隙，实现光子全方位吸收，进而带动电池效率成倍增长。
多家机构认为拥有高效率的叠层钙钛矿电池才是王道，范斌则表示，扎实做好单结钙钛矿才是行业发展的根本。
范斌此前接受媒体采访时称，不管用什么样的叠层，首先都要把钙钛矿做好。
公司曾投入不少资源进行异质结上钙钛矿的叠层开发，后来发现在玻璃上做钙钛矿的量产工艺还没有完全开发好的时候，进行钙钛矿/晶硅叠层开发是没有基础的。
“这是我们的看法，当然也有人不这么看，也有一些企业选择在硅片上做钙钛矿。最终的结果还是需要交给市场评判。”
相较于钙钛矿/晶硅叠层电池多达十几层的结构，平面结构的单结钙钛矿电池仅有5层，分别是透明导电电极、电子传输层、钙钛矿光电吸收层、空穴传输层、金属电极。
其中，平面结构中的反式结构由于制备工艺简单且成膜温度较低，是钙钛矿电池厂商产业化过程中主要采用的结构。
电池转换效率方面，单结钙钛矿电池理论效率为33%，远高于晶硅的29.4%；但现阶段钙钛矿电池主流厂商单结中试线效率仍在15%-16%左右，2023年内或提升至18%，离钙钛矿理论效率仍有较大提升空间。
华泰证券认为，短期内，钙钛矿电池将通过材料改性、配方优化、备制钝化层等多路径并行提效；长期来看，叠层是提效的终极手段，将打开钙钛矿效率天花板。
目前，单结钙钛矿组件产业化进展较为领先，其中协鑫光电、纤纳光电已率先完成100MW单结钙钛矿组件中试线安装。
据悉，协鑫光电生产的全球最大尺寸钙钛矿组件（1m×2m）已经下线。2022年北京冬奥会期间运行的全球首个钙钛矿光伏建筑项目采用的即是协鑫光电的钙钛矿组件。
目前，其投建的全球首条100MW量产线已在昆山完成厂房和主要硬件建设，预计2023年量产组件产品光电转化效率将超过18%，未来将进一步提升至25%以上。同时，公司GW级产线已在规划中，目标2024年下半年落地。
纤纳光电已完成1.245×0.635m尺寸组件发布，最高功率可达130W。公司第一条GW级产线预计2023年年底通线，预计转换效率可达20%。
另有极电光能756cm²大尺寸单结钙钛矿光伏组件转换效率目前达到18.2%。
叠层结构是指不同光学带隙的电池进行堆叠，宽带隙电池和窄带隙电池分别吸收较高、较低的能量光子，实现子电池对太阳光谱分段利用。
叠层电池根据叠层数量可分为双结、三结、四结等，目前结数最高的是美国国家可再生能源实验室发布的六结电池（砷化镓），效率高达47.1%。
虽然增加电池结数可以提升电池效率，但所带来的高成本也不容忽视。因此，目前常规的结构是两结叠层，其中又以效率较高的钙钛矿/晶硅叠层、钙钛矿/钙钛矿叠层为两结叠层的研究焦点。
晶硅电池工艺成熟，作为底电池较为稳定，研究进展相对更快，目前已取得的最高实验室效率是2022年12月德国HZB研究中心认证的32.5%。
从晶硅电池的适配程度来看，HJT相对更加合适。HJT具备良好的非晶硅钝化层、对称结构以及透明导电氧化物（TCO），再加上钙钛矿/HJT叠层电池为串联结构，可输出超高电压，实验转换效率已达到31.3%；对比Topcon叠层，钙钛矿与HJT叠层需要做的改造也更少。
目前，已有多家晶硅电池厂商涉足钙钛矿/HJT叠层电池。
华晟新能源已完成HJT-钙钛矿电池中试线，实现M6大面积叠层均匀制备，目标效率为30%；宝馨科技（002514.SZ）计划2年内完成100MW钙矿或HJT-钙钛矿叠层电池产线；中来股份（300393.SZ）涉足钙钛矿材料与HJT-叠层电池技术开发，目标效率26%以上。
钙钛矿/钙钛矿叠层是通过人工分别合成宽带隙和窄带隙钙钛矿，与钙钛矿/晶硅叠层相比，钙钛矿/钙钛矿叠层效率逐步跟上、度电成本更低、工艺更简单。
2022年12月底，经日本JET第三方认证，目前唯一一家专注全钙钛矿叠层的厂商仁烁光能团队研发的全钙钛矿叠层电池稳态光电实验室转换效率达到29.0%，再次打破了该团队在2022年6月创造的28.0%的世界纪录。
成本方面，钙钛矿/晶硅叠层度电成本为5.22美分/KWh，高于钙钛矿/钙钛矿叠层的4.22美分/KWh；工艺方面，钙钛矿/钙钛矿叠层是将顶电池涂抹在玻璃上，对比钙钛矿/晶硅叠层在晶硅绒面上涂抹更为简单。
在现阶段技术路线、制备工艺并不确定的背景下，钙钛矿电池产业化之路仍面临着重重阻碍，比如大面积效率低、稳定性差、结晶工艺的不确定性等。
目前钙钛矿电池实验室效率进展迅速，但大多为1cm以下的小面积薄膜，随着组件面积放大，电池效率不增反降。
为什么钙钛矿电池大面积效率损失严重？一是钙钛矿薄膜的大面积制备工艺不成熟，不够均匀导致成膜质量差；二是大面积薄膜组件进行激光划线后易产生电阻损耗、并产生死区。
工艺方面，大面积制备钙钛矿层主要采用狭缝涂布和蒸镀两种方式，但涂布法需要保证成膜过程中的化学一致性，真空蒸镀生产成本较高，方法仍不够完善。
设备方面，激光划线产生电阻损耗、热损伤、死区的解决思路主要包括添加隔离层、提高设备精度、优化划线区域等。
钙钛矿电池吸光层的稳定性受环境因素影响，易水解、高温易分解、温度变化下相变、光照和氧气作用下发生光致分解等；内部因素也在一定程度上造成了钙钛矿的不稳定性，电极材料常用贵金属，但金属原子易扩散造成吸光层分解，且钙钛矿材料离子特性明显，易发生离子迁移，吸光层的碘离子也会腐蚀金属电极。
关于易水解的问题，范斌给出了解释，钙钛矿怕水，但是晶硅、碲化镉也怕水，所以防水是一个共性问题，都是需要封装，封装好了就没事。
封装是为器件提供最外层的保护，目前业界普遍采用POE+丁基胶的封装方式，基本解决了外部的水氧因素导致的衰减。
由于晶硅是金刚石结构，温度达到1400℃才会溶解，而钙钛矿是离子型的晶体，二三百摄氏度就会分解，这似乎说明了钙钛矿高温易分解的不稳定性。
但范斌认为，地球表面使用的光伏组件面临的是85℃以下的温度，在这种情况下，其实200多度和1400多度是等效的，所以未必能够从这一点推出钙钛矿稳定性不如晶硅。
针对钙钛矿本身内部的不稳定，可以从材料和结构两个方面进行优化，主要包括各个膜层的材料改性、界面工程、使用复合电极等手段。
范斌对钙钛矿的稳定性不乏信心，他认为充分解决好钙钛矿的工程化问题之后，钙钛矿的稳定性至少不会比晶硅差。
生产钙钛矿所使用的PVD、激光设备等在面板行业和传统薄膜电池行业都有参照，但钙钛矿的结晶工艺是一个全新工艺过程，没有类似参照物，不确定因素也随之增加。
据东吴证券，结晶环节是组件尺寸放大和大规模连续制造所面临的核心挑战。晶体的尺寸、均一性和贯穿率直接体现了结晶环节的工艺水平，不均匀结晶会导致电池内部电阻率升高、转换效率下降。
目前，行业内对于结晶的控制并没有形成统一意见，范斌表示，这意味着所有从事钙钛矿研发量产的企业都必须自己开发出相对应的结晶方案。
目前各厂商开发出的方式有三种：一是在涂布环节进行结晶预处理、采用在线结晶方式改善后续晶体生长；二是先蒸镀后涂布，利用有机组分扩散反应提高结晶质量；三是利用自身经验储备自研及改进结晶所用设备、退火炉等提高加热均匀度。
钙钛矿具备效率优势是不争的事实，但是大面积转换效率低、稳定性差等问题仍在寻找最优解，成为阻碍钙钛矿大规模量产的主要原因。
范斌表示，钙钛矿的效率高于晶硅、成本低于晶硅、稳定性也不比晶硅差，只要解决好量产的工程问题，钙钛矿相对于晶硅几乎是没有弱点。如果钙钛矿成功，就会成为市场的主流，钙钛矿技术与晶硅技术不会长期共存。
着眼当下，作为一个全新的光伏技术体系，钙钛矿效率仍有巨大提升空间，整个产业链仍待持续创新升级，换言之，“最具潜力的下一代光伏发电技术”仍需要时间来证明自己。
现今钙钛矿电池的投资火热，但是距离规模化应用仍具有较大距离。在钙钛矿太阳能电池的性能和成本优势尚未完全实现的同时，硅基太阳能电池的效率不断提高，成本不断下降。钙钛矿太阳能电池能否战胜强大的晶硅，仍需要时间进行验证。设备方面，镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备为钙钛矿电池制备四大设备，欢迎大家加入艾邦钙钛矿产业链上下游交流群。
原文始发于微信公众号（艾邦光伏网）：钙钛矿电池全产业链解析及目前产业化难题
