钙钛矿接力成为第三代电池技术，发展潜力巨大。目前钙钛矿技术尚处于产业化初期阶段，技术路线未定型，多种路径并存。
目前，商用尺寸钙钛矿组件效率已突破18%，产线以百兆瓦级为主，协鑫、纤纳光电和极电光能等3条百兆瓦以上钙钛矿产线已实现投产，协鑫、极电光能等多家厂商也已启动GW级产线建设计划，预计在2024-2025年搭建完成，产业化探索步伐持续加速。
国内设备厂商积极布局钙钛矿技术，京山轻机、捷佳伟创、微导纳米等国内企业凭借深厚的技术积累率先布局镀膜设备，已陆续取得订单并实现出货；德沪涂膜、大正微纳等国内企业打破了国外对于涂布设备的垄断，正在持续加快国产化替代进程；帝尔激光、迈为股份、德龙激光、大族激光、杰普特等国内企业已实现激光设备量产销售，技术确定性较高。
钙钛矿电池随着制作尺寸的放大，其转换效率会发生明显下降，主要有两个方面原因：一是各层薄膜的非均匀大面积沉积，二是激光划线后电阻损耗增加并产生死区。
目前钙钛矿电池实验室效率进展迅速，但大多仍基于小面积薄膜制备，效率超过20%的电池面积基本在100平方厘米以内，超过1000平方厘米后效率很难达到18%以上，远不及商业化普遍应用标准。
大面积制备钙钛矿层主要采用狭缝涂布和蒸镀法，两种工艺仍需完善。
狭缝涂布法的主要问题是尚未有效解决钙钛矿的成核结晶问题，由于钙钛矿的晶体结构特性，随着制备面积的增大，如果不能对其进行完全干燥，则会产生结晶导致表面出现缝隙或气泡，从而影响电池的稳定性能。
风刀涂头技术可以在涂布的同时实现风干，有望解决钙钛矿干燥时间的核心问题。
蒸镀法制备也存在一些产业化难点，一是设备成本较高，生产速率相对较慢，同时需要更频繁的清洗；二是该工艺对于钙钛矿层配方的调整兼容性较低；三是由于结晶大小和反应不彻底等因素，目前蒸镀法的效率记录普遍低于竞争路线。
稳定性是制约钙钛矿电池产业化的重要因素。根据《太阳能钙钛矿电池技术发展和经济性分析》（潘莹，2022年）中的分析，目前钙钛矿电池生命周期内持续光照时间最长约10000h，若按平均日照时长4h计算，理论寿命仅6.8年，相比晶硅电池25年的理论寿命存在较大差距。
一方面，钙钛矿的吸光层的稳定性受环境因素影响，表现为易水解、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。另一方面，吸光层会受电子传输层和电极材料影响。
以正向结构为例，Tio2作为电子传输层在光照下产生光生空穴催化分解吸光层；Spiro-OMeTAD作为空穴传输层易受吸光层碘离子扩散影响而电荷传输性能下降；电极材料常用贵金属，但金属原子易扩散造成吸光层分解，且钙钛矿材料具有明显的离子特性，易发生离子迁移，吸光层的碘离子也会对金属电极产生腐蚀。
加强钙钛矿电池的稳定性可以从材料配方、结构优化、封装工艺三方面着手。材料配方方面，通过对吸光层、电子传输层和电极材料进行改良，可以有效提高电池稳定性。
结构优化方面，通过在钙钛矿电池中加入缓冲层，可降低相邻层之间的影响，另外，制备复合电极如ITO-铜-ITO结构，避免出现离子转移的同时还可提升其导电性能。
器件封装方面，采用POE+丁基胶的封装方式，可基本解决外部的水氧因素导致的衰减。
钙钛矿目前尚处于从0到1的产业化初期，相比晶硅太阳能电池其产业链更短。
从新技术业绩放量顺序来看，设备厂商将最先收益，需重点关注激光、涂布、镀膜等核心设备供应商，其次，TCO玻璃、封装材料和靶材等关键辅材确定性较高，技术路径相对清晰；最后，电池厂商以初创企业为主，发展空间更具弹性。
国内新兴钙钛矿电池企业纷纷涌现，钙钛矿电池产业化进程持续推进。
钙钛矿技术目前尚处于产业化早期，电池结构、材料体系、制备工艺、生产设备仍在持续迭代中，协鑫光电、纤纳光电、极电光能等钙钛矿电池厂商积极验证技术方向，试图解决效率、稳定性、大面积制备的三角难题，加速推进钙钛矿电池量产进程。
协鑫光电于2023年11月23日，推出的1mx2m钙钛矿单结组件，其光电转化效率达到18.04%，又于同年11月30日宣布279mm×370mm钙钛矿叠层组件转换效率达26.17%。
极电光能于同年11月27日宣布1.2m×0.6m商用尺寸钙钛矿组件全面积效率达18.2%，创下商用尺寸钙钛矿组件效率的行业最高纪录，钙钛矿量产组件效率提升进度超过预期。
产能端，当前以百兆瓦级产线为主，2024年有望实现GW级落地。
截止2023年2月底，协鑫光电和纤纳光电的100MW产线实现投产，极电光能的150MW产线也已投产，此外，极电光能、纤纳光电等多家厂商已经启动GW级产线建设计划，预计2024-2025年搭建完成。
此外，比亚迪、长城汽车、京东方等龙头跨行业布局钙钛矿，有望加快产业化探索步伐。
钙钛矿技术正处于从0到1的产业化初期阶段，电池产线厂商以初创企业为主，协鑫光电、纤纳光电、极电光能等企业深受资本追捧，融资轮次持续推进，此外，多家上市公司也以参股形式进入钙钛矿制造领域，助力钙钛矿产业化突破。
镀膜设备：多条路线共同发展，RPD潜力巨大
镀膜设备主要涉及PVD、RPD、ALD三种，而PVD技术又分为真空蒸镀法、溅射法和离子镀法。背电极主要使用蒸镀PVD，目前已发展较为成熟。
电子传输层可使用RPD设备，也可先用RPD或ALD设备制作阻隔层，再用溅射PVD做传输层。空穴传输层主流使用溅射PVD或蒸镀PVD。
京山轻机、捷佳伟创、微导纳米等国内企业凭借深厚的技术积累率先布局钙钛矿镀膜设备，已陆续取得订单并实现出货。
涂布设备主要用于制作钙钛矿吸光层，国产化替代进程持续加速。
目前钙钛矿层制备工艺主要采用以狭缝涂布机为代表的精密涂布设备，过去美国nTact、日本东丽工程和韩国三兴机械等国外涂布设备厂商技术优势明显，但近年来德沪涂膜、大正微纳等国内企业不断实现技术突破，打破了国外垄断，正在持续加快国产化替代进程。
激光设备产业化进程较快，国内部分厂商已实现量产出货。
在钙钛矿产线中，激光设备主要用于激光划线，刻划钙钛矿吸收层、钙钛矿层及电极，去除TCO层以及进行清边绝缘，整体价值量约占10-20%，激光设备产业化进程较快。
TCO玻璃生产门槛较高，镀膜设备和工艺控制均对其连续生产和良率有重要影响。
TCO玻璃以日本板硝子、旭硝子为领军企业，国内金晶科技率先向头部钙钛矿企业供货，技术已经得到认证，亚玛顿、旗滨集团、耀皮玻璃等厂商也都进行了相应的技术储备。
钙钛矿电池组件需使用四层靶材，成本占比约为35%。
靶材是在溅射过程中被高速金属等离子体流轰击的目标材料，是制备功能薄膜的核心原材料。
靶材的纯度为99.95%以上，更换不同靶材可得到不同的膜系，从而实现导电或阻挡等功能。钙钛矿电池中，TCO导电玻璃、金属背电极、空穴传输层、电子传输层的制作均会用到各类靶材。
按照目前头部企业中试线情况测算，钙钛矿单瓦总成本约2元/W，其中靶材占比35%，价值量排序为TCO背电极>TCO玻璃导电层>电子传输层材料≈空穴传输层材料。
全球靶材的研制和生产长期集中于霍尼韦尔（美国）、日矿金属（日本）、东曹（日本）等公司，形成寡头垄断的市场格局，国内厂商积极推动靶材国产化进程，江丰电子、隆化科技、有研新材、阿石创等公司已取得重大进展。
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）：2024年钙钛矿产业化最新进展梳理
