在全球致力于实现碳达峰与碳中和目标的背景下,光伏产业正迎来前所未有的高速发展期。

自20世纪40年代以来,光伏电池技术一直在努力提升效率、降低成本,并通过不断创新以适应日益增长的全球能源需求。

在众多光伏技术中,钙钛矿技术凭借其高效率、优异的弱光发电能力以及简洁的工艺流程,已经崭露头角,被誉为第三代太阳能光伏技术的领军者。

同时,钙钛矿电池因其轻薄透光和可柔性制备的特性,除了分布式和集中式电站,还可拓展到BIPV(建筑集成光伏)、CIPV(汽车集成光伏)、消费电子和移动能源等场景,应用前景广泛。据预测,到2030年,全球钙钛矿电池组件在光伏领域的渗透率将大幅提升至30%,展现出巨大的发展潜力。

然而,钙钛矿技术的产业化进程仍面临稳定性和大面积制备方面的挑战。为了克服这些难题,需要科研机构和产业界共同努力,通过深入研究和技术创新来推动钙钛矿技术的进一步发展。

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01
钙钛矿电池及其优缺点

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钙钛矿光伏电池(PSCs)是以钙钛矿材料作为吸光层的光伏电池。
钙钛矿材料的结构为 ABX3,例如CaTiO3,其中 A 和 B 是两种不同的阳离子,X为连接A和B的阴离子。B位的阳离子和X位的阴离子形成BX6八面体,B处于在八面体内部,X 处于在八面体顶角,A处在八个八面体堆积形成的间隙中, 这种立方八面体的结构比较稳定。
目前,钙钛矿典型组成为:A为有机分子,B为金属(如铅或锡),X为卤素(如碘或氯)。
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钙钛矿结构

钙钛矿材料的带隙范围广,理论转换效率优于晶硅电池和薄膜电池。

此外,与晶硅电池、薄膜电池相比,钙钛矿电池还具有原料纯度要求低、产业链及生产工序短、能耗和碳排放低、电池片厚度薄、工艺温度低、柔性和弱光性强,以及应用场景广泛等优点,如下表所示。

欢迎加入钙钛矿光伏电池产业交流群钙钛矿电池与晶硅电池、薄膜电池对比

产业化后,成本与产线投资有望降至晶硅的一半,未来有望成为市场主流的光伏电池。

追求高转换效率是光伏电池发展的核心,钙钛矿电池具有更高的极限效率。当前晶硅电池效率已经逐步接近理论效率极限 29.4%,而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理论效率极限为 33.7%,全钙钛矿叠层电池理论效率可达 43%+。

在产业化推进过程中,钙钛矿也已经确实逐步实现了量产转化效率的提升。

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各类电池极限转化效率

此外,当前所用的钙钛矿材料体系大多含铅(Pb)元素,对环境有潜在威胁。
综上,钙钛矿光伏技术的研发重点是提高转换效率、开发大面积尺寸、改善稳定性以及无铅化材料体系开发等。
2024上海光伏展上相关组件企业进行了产品展示。

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钙钛矿光伏组件  图源:2024 SNEC上海光伏展 极电光能

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钙钛矿叠层组件  图源:2024 SNEC上海光伏展 协鑫
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钙钛矿组件α²  图源:2024 SNEC上海光伏展 纤纳光电
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钙钛矿光伏组件叠层系列  图源:2024 SNEC上海光伏展 纤纳光电

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定制化彩色钙钛矿组件  图源:2024 SNEC上海光伏展 中核光电
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钙钛矿组件+透明电极  图源:2024 SNEC上海光伏展 明阳薄膜
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刚性钙钛矿电池  图源:2024 SNEC上海光伏展 中清光伏
02
钙钛矿电池结构

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钙钛矿电池可分为介孔结构(mesoscopic)和平面结构(planer)两种,平面结构的应用更加广泛。
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钙钛矿光伏电池基本结构
03
钙钛矿电池的工艺流程

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钙钛矿太阳能电池的组件生产流程主要包括沉积透明导电层(TCO)、沉积电子传输层(ETL)、沉积钙钛矿层、沉积空穴传输层(HTL)、组件封装
钙钛矿太阳能电池由多个功能薄膜叠加而成,所以制备钙钛矿太阳能电池的基本方法是在基底上一层层累置薄膜,工艺包括薄膜制备、激光刻蚀、封装三大步,关键在实现大面积高质量薄膜制备。其中,大面积钙钛矿制备技术有旋涂法、喷涂法、夹缝式涂布(slot-die)、刮涂法、丝网印刷法、 化学气相沉淀法等。
目前,国内已经涌现了协鑫纳米、纤纳光电、万度光能、众能光电、 极电光能等众多钙钛矿光伏科技企业。
在钙钛矿光伏电池的制备中,需要用到多种设备,包括镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备、测试设备等。相关企业包括苏州晟成光伏设备有限公司(京山轻机000821),捷佳伟创(300724),大正 (江苏) 微纳科技,勤友光電,汇成真空(301392,光驰科技,湘潭宏大真空,成都四盛科技,德沪涂膜,众能光电,德国LPKF乐普科,迈为股份,杰普特,武汉帝尔激光,武汉华日精密激光,武汉元禄光电,联赢激光,弗斯迈智能科技,光焱科技(台湾),德累斯顿,锂想万里晖,台湾钙钛矿科技,友晁能源材料等。
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钙钛矿P2-P3激光划线一体机 图源:2024 SNEC上海光伏展 联赢激光

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图源:2024 SNEC上海光伏展 德累斯顿

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PVD装备 图源:2024 SNEC上海光伏展 锂想万里晖
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图源:2024 SNEC上海光伏展 台湾钙钛矿科技
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钙钛矿模块激光设备 图源:2024 SNEC上海光伏展 友晁能源材料
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钙钛矿电池制备工艺与晶硅电池既有相似之处,也有很大的不同。为了加强钙钛矿相关材料、设备、工艺相关人员交流,促进行业进步,艾邦特建立“钙钛矿产业交流群”,欢迎扫码加入。
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部分邀请的群友如下:
公司名称 职位 主营产品
宁波博润新材料科技有限公司 市场总监 钙钛矿前驱体,钙钛矿微晶,SA
无锡隆傲电子有限公司 总经理 钛酸锶钡、钛酸铜钙、钙钛矿结构的其它钛酸盐,以及与陶瓷介电特性相关的功能瓷料
北京大学长三角光电科学研究院 研究员 柔性钙钛矿电池
深圳华利仁和科技有限公司 产品总监 钙钛矿导电膜,OPV空穴层材料
苏州优备精密智能制造装备股份有限责任公司 总经理 钙钛矿喷墨打印
深圳铭创智能装备有限公司 营销总监 光伏激光设备(钙钛矿激光打码+划线系统+清边设备;TopCon电镀铜+涂布设备)
江苏迪塔镁克科技有限公司 销售总监 自研狭缝式涂布机,用于钙钛矿、聚酰亚胺涂布
乐凯光电材料有限公司 副总经理 PVB、钙钛矿、光伏背板
无锡众能光储科技有限公司 副总经理 钙钛矿薄膜光伏电池
北京绿人科技有限责任公司 新能源事业部总经理 钙钛矿电池传输层材料、光伏胶膜助剂
辽宁宜科精工新能源科技有限公司 经理 钙钛矿相关材料,基板,掩膜版清洗架测试夹具定制
RECOM  经理 组件
力诺光伏 技术员 组件
江苏绿人科技 总监 有机材料 钙钛矿等
上海科橡橡塑科技公司 业务经理 橡塑助剂
联泓集团 战略投资 封装胶膜
狭缝涂布 总监 狭缝涂布
大族激光 研发工程师 激光设备 光伏设备
阿特斯阳光电力集团股份有限公司 产品管理总监 光伏组件
嘉庚创新实验室 工程师 钙钛矿太阳能电池
上海岱珂机电设备有限公司 销售 钙钛矿膜厚测量、交联度测量,光学精密测量
成都中建材 销售工程师 半导体材料,太阳能材料
苏州德睿科仪仪器设备有限公司 总经理 有机/钙钛矿薄膜光伏稳定性测试系统
无锡极电光能科技有限公司 产品开发 钙钛矿显示,光伏
上海乐天钙钛光电科技有限公司 首席技术官 钙钛矿太阳能电池及组件
烟台九目化学股份有限公司 营销代表 OLED材料 电池膜材料
新大洲A 副总裁 复合铝箔,光伏隔膜
无锡极电光能科技有限公司 经理 钙钛矿光伏组件
华碧光能 PD&COO 发电薄膜
昆山长优电子材料有限公司 研发经理 电子化学品
深圳市华物光能技术有限公司 材料研发工程师 柔性钙钛矿太阳能电池
中铸能源(江苏)有限公司 副总 电池片
上海子创镀膜技术有限公司 董事长 动力电池镀膜、氢能和储能相关镀膜、太阳能异质结/钙钛矿相关镀膜、卷绕镀设备、卷绕镀产品加工、技术开发、镀膜工艺开发、各种机械设备定制
漳州市合琦靶材科技有限公司 董事长助理 溅射靶材
广西东岚新材料有限公司 董事长 1、BIPB 产品:橡胶、弹性体、鞋材、电线电缆用无味交联剂;2、HNBR 产品:军工和锂电领域添加剂;光伏系列产品:(1)TAEC 产品:POE  光膜交联剂,光伏领域异质结及钙钛矿等核心封装材料;(2)钙钛矿前驱体:钙钛矿光伏组件原材料。
广西东岚新材料有限公司 总经理 1、BIPB 产品:橡胶、弹性体、鞋材、电线电缆用无味交联剂;2、HNBR 产品:军工和锂电领域添加剂;光伏系列产品:(1)TAEC 产品:POE  光膜交联剂,光伏领域异质结及钙钛矿等核心封装材料;(2)钙钛矿前驱体:钙钛矿光伏组件原材料。
大族激光 工艺经理 光伏设备
湖州市鹑火光电有限公司 工艺总监 钙钛矿太阳能电池
奥联电子 研究员 钙钛矿
陕西众森电能科技有限公司 销售经理 太阳电池组件测试仪
桂林电子科技大学 学生 钙钛矿太阳能电池
阿特斯 工程师 电池
北京阳光园科技有限公司 总裁 钙钛矿电池研发和生产
深圳市高能达新能源电池有限公司 新能源事业部 钙钛矿光伏电池
建发(上海)有限公司 业务经理 光伏组件、电池片
华碧 技术 钙钛矿
大族激光 研发工程师 激光器
三一集团 工程师 光伏电池
隆基绿能 高级研发主任工程师 光伏
苏州柯林赛思超净科技有限公司 销售经理 无尘布、卷轴无尘布、无尘纸、无尘棉签、ESD无尘服/鞋、乳胶/丁腈/PVC手套、手指套、ES净化口罩、粘尘垫、防砸鞋等洁净擦拭无尘耗材及劳保用品。为客户提供一站式采购服务!
大正(江苏)微纳科技有限公司 职员 柔性钙钛矿
德泰技术 总监 钙钛矿基材薄膜
浙江沸点化工有限公司 Sale Manager 硅烷偶联剂,硅酮母粒
华远装备科技有限公司 工程师 PVD磁控溅射镀膜设备
深圳恒科天成有限公司 经理 钙钛矿有机光电太阳能
极电 工程师 钙钛矿
谷微半导体科技(江苏)有限公司 运营总监 半导体清洗设备,薄膜设备
福建福鑫轮毂有限公司 副总 汽车轮毂,光伏辅料
瑞昇光能科技有限公司 质量主管 hjt
深圳现象光伏科技有限公司 高级研究员 钙钛矿组件
安奈特智能技术有限公司 销售 RFID
深圳吉阳智能科技有限公司 管理 设备
厦门象屿 营销总监 钛矿
江苏启程禹欣 经理 密封胶
协鑫科技 采购经理 硅料  组件
祥邦科技 质检 胶膜
大族激光 战略管理 锂电、光伏设备
正泰新能 研发经理 晶硅电池
西日本贸易株式会社 销售 钙钛矿太阳能电池
深圳市善思创兴科技有限公司 销售 钙钛矿涂布机设备
苏州碳丰石墨烯科技有限公司 技术 富勒烯C60
苏州迈科芯纳智能科技有限公司 经理 激光设备
昆山晟成光电科技有限公司 工程师 钙钛矿电池和生产设备
深圳市景创新能科技有限公司 副总经理 BIPV产品
乐成智能科技(苏州)有限公司 副总裁 钙钛矿激光划线及自动化设备,晶硅HJT激光修复设
中石化 太阳能材料组组长 电池,胶膜
维希艾环保新材料(上海)股份有限公司 业务经理 防锈油,防锈剂,除锈剂,防锈纸,防锈包装
协鑫集团 投资总监 新能源
深圳市乐研新材料技术有限责任公司 总经理 低温银浆,hjt银浆,钙钛矿银浆
上海炘珩新能源科技有限公司 封装工程师 钙钛矿光伏电池研发
华碧光能科技(苏州)有限公司 研发工程师 柔性钙钛矿组件
鞍山七彩化学股份有限公司 经理 染颜料同时也涉及钙钛矿电池领域
开盛新能源科技有限公司 研发工程师 CIGS
乐天钙钛 研发工程师 钙钛矿太阳能电池
上海乐天钙钛光电科技有限公司 工艺工程师 钙钛矿电池
深圳市韵腾激光科技有限公司 商务 激光设备
思尔维 应用工程师 光伏银浆
捷佳伟创 营销 钙钛矿整线设备
黑盾新能源 研发总监 光伏支架
德镕科技 工程师 光伏增发纳米涂层
天合光能 设备经理 光伏产品
启美新能源科技有限公司 厂长 MWT电池 组件
深圳晶鹏光电 研发 光伏
协鑫光电 采购主管 钙钛矿电池组件
东渐钙钛光电 助理研发工程师 钙钛矿太阳能电池
广东先导稀材 工艺总监 靶材及镀膜设备
中清光伏 助理工程师 N型电池,N型组件
方昇光电 市场部经理 真空镀膜设备
极电 经理 钙钛矿组件
沈阳奇汇真空技术有限公司 销售经理 真空镀膜设备
京东方 工程师 显示器
九天新能源 工艺主管 焊带,接线盒,二极管
阿特斯 工程师 光伏电池
九江市柔烁光电科技有限公司 工程师 钙钛矿太阳电池
祥欣科技 副总 钙钛矿及光伏电池
深圳市杰普特光电股份有限公司 研发经理 激光精密加工设备
宁德时代 工程师 磷酸铁锂电池
苏州励为新材料有限公司 副总 钙钛矿化学材料
深圳杰普特光电股份有限公司 工艺 激光器,激光设备
浙江御辰东智能科技有限公司 商务经理 钙钛矿整线解决方案
中和嘉能 项目经理 钙钛坚持模组
乐成智能 售前销售总监 激光设备
武汉阳嘉科技有限责任公司 销售经理 太阳光模拟器,钙钛矿太阳能电池检测系统
现象光伏 研发专家 钙钛矿电池和组件
科睿 商务经理 钙钛矿产业链
龙焱能源 BIPV产品经理 碲化镉产品
上海东渐数能技术集团有限公司 采购 钠电、钙钛矿、储能
湖南柔太能源科技有限公司 工程师 柔性钙钛矿太阳能组件
黎元新能源 研发经理 钙钛矿太阳能电池
合盛硅业 经理 光伏产业一体化

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钙钛矿电池制备工艺与晶硅电池既有相似之处,也有很大的不同。为了加强钙钛矿相关材料、设备、工艺相关人员交流,促进行业进步,艾邦特建立“钙钛矿产业交流群”,欢迎扫码加入。
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原文始发于微信公众号(艾邦光伏网):欢迎加入钙钛矿光伏电池产业交流群

艾邦建有“光伏产业交流群”,群友有光伏电站、BIPV、光伏组件,电池片、背板,封装胶膜,接线盒、接插件、光伏边框、光伏支架、逆变器、光伏玻璃等零部件以及EVA、POE、PVDF、PPO、PA、硅PC、PET膜、氟材料、光伏银浆、焊带、粘接剂等材料以及相关生产、检测设备的上下游企业。欢迎扫码加入探讨。 光伏连接器的安装步骤

作者 808, ab