新能源变化的背后，实质是质料的跃迁。

动力电池新蹊径钠离子电池，实在是从锂到钠元素的转变；光伏硅片从P型到N型的迭代，实质是其中掺杂的硼元素到磷元素的迁徙。

作为新能源的主力军，当前光伏的商业化集中在晶硅电池，而硅的能量转化效率（PCE）是有极限的。越是从中“榨取”电能，就越能感受到晶硅电池提升空间的逼仄。

除非逾越硅。

光伏产业变化的十字路口，用10年时间走完晶硅电池50年生长之路的钙钛矿横空出世，其能力转化率已经突破晶硅电池极限。

光伏即将迎来再一次推翻。

1 “吊打”晶硅电池

“PERC之后可能是异质结（HJT）或者TOPCon，而HJT和TOPCon之后的未来，一定是钙钛矿。”

随着钙钛矿电池转换效率不停突破极值，业内普遍将其看做引领光伏产业未来生长的“最美人选”。

2009年，日本科学家Tsutomu Miyasaka首次用钙钛矿光伏电池发电，那时的电能转换效率仅有3.8%，仅仅在十年之后的2019年，钙钛矿电池性能便飙升至25%。

2021年11月，柏林亥姆霍兹中央（HZB）研发的钙钛矿串联电池转换效率高达29.8%，缔造了至今为止钙钛矿电池最高纪录。

值得注重的是，这一纪录跨越现在效率最高的异质结、TOPCon等晶硅手艺的效率极限，将同为薄膜电池的其它手艺蹊径甩开几条街。

晶硅组件差异手艺的理论极限划分为：

晶体硅太阳能电池理论极限效率：29.43%；

通俗单晶硅电池理想条件下最高效率为24.5％；

HJT电池理想条件下最高效率为27.5％；

TOPCon电池具有加倍高的效率上限：28.2%-28.7%。

可以说，在能量转换效率上，钙钛矿已经吊打晶硅电池，将光伏这一新能源上升至全新高度。

从理论极限来看，钙钛电池单层电池理论效率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率可达35%，而三节层电池理论极限可能升值至45%以上。

而若是掺杂新型质料，钙钛矿电池的转换效率最高能到达惊人的50%，是现在晶硅电池的2倍左右。

只管这些数据现在还仅限于实验室或者理论研究层面，但钙钛矿显然已经拥有了强劲的竞争力，它的出世为光伏产业打开了全新的想象空间。

2 成本低于火电？

“降本增效”是光伏产业化的焦点要义，也是光伏企业追逐的最终命题。

自光伏手艺降生起，这个行业就围绕着“效率与成本”不停掀起新的手艺变化。效率方面，晶体硅光伏电池的理论极限效率是29.43%，在现在研发的光伏新手艺蹊径中，能突破30%阈值的包罗钙钛矿和GaAs（砷化镓）。其中，GaAs双结叠层电池到达了32.8%的实验室最高纪录，优于钙钛矿。

但产业化绕不开成本，由于GaAs手艺工艺庞大，原质料价钱十分昂贵，低成本大规模量产难以知足光伏商业化要求。

因此，成本更具优势的钙钛矿/HJT叠层电池被以为是突破30%转换效率的最具性价比的手艺蹊径。

对比来看，钙钛矿对杂质不敏感，通常90%左右纯度的钙钛矿就可以用于制造效率超20%的电池；而晶硅对杂质异常敏感，纯度必须到达99.9999%以上才气用于制造。

光伏企业投资1GW晶硅电池，需要从硅料、硅片、电池、组件合计跨越9亿元；而协鑫纳米披露的数据显示，其制作的钙钛矿百兆瓦产线投资为1亿元，1GW的投资仅为5亿元。也就是说，1GW钙钛矿电池的投资强度仅为晶硅的一半。

而且，晶硅电池产业链需要硅料、硅片、电池、组件4个工厂，而钙钛矿仅需1个工厂，产业链显著缩短，且大幅降低了物流等成本。

昆山协鑫光电CEO范斌甚至以为：“钙钛矿的度电成本有望比火电还低，跟火电拉开一毛钱到一毛五的成本差异，从而实现光伏对火电的大规模替换。”

从2020年几大电力公司的度电成原本看，若是钙钛矿度电成本降低至仅有晶硅电池发电的一半，那么将显著优于火力发电，成为极具竞争力的新能源。

钙钛矿电池另有一大优势，作为一种高柔性的薄膜电池，可以使用在晶硅电池无法触达的使用场景；而且结构轻盈，易于安装，更适合当前鼎力推广的光伏修建一体化。

3 巨头角逐

作为第三代光伏手艺，资源早已瞄上了这一手艺蓝海。

此前不停刷新的天下纪录都出自实验室，问题是这些电池的尺寸很小，普遍只有1cm²-1.12cm²，寿命也异常短，不具备产业化条件。

企业要想在钙钛矿的商业化上更近一步，一方面要不停提升转化率，另一方面要着手解决尺寸和寿命的问题。

许多玩家已经下海举行产业化实践，现在海内最早实现量产的是昆山协鑫。2021年，昆山协鑫100MW钙钛矿生产线最先试生产，而且将组件面积扩大至1m×2m，光电转化效率提高至18%以上。协鑫光电现在可大规模量产的是45cm×65cm的产物，转换效率为15%。

除了协鑫光电，由三峡资源投资的纤纳光电，先后7次打破了钙钛矿光电转换效率纪录。当前，其位于衢州的100MW量产线也已经破土动工。而且于今年2月，开建全球首个钙钛矿地面光伏电站。其和三峡科学院团结研发的叠层电池组件转化效率到达了26.63%。

长城汽车首创人魏建军控股的极电光能，在63.98cm²的钙钛矿光伏组件上，实现了20.5%的光电转换效率，缔造了全球大面积钙钛矿电池效率的最高纪录。

极电光能更看重钙钛矿在光伏修建一体化（BIPV）上的应用。极电光能总裁于振瑞此前就示意，“BIPV是现阶段钙钛矿电池最好的产业化路径之一，我们会首先切入BIPV领域，开发钙钛矿幕墙产物。”

由于幕墙产物的特殊性，钙钛矿能够施展自己的怪异优势，避开与晶硅电池直接“拼刺刀”。幕墙产物追求外观设计，且需要透明度，这正好是钙钛矿的优势，却是晶硅手艺的短板。钙钛矿电池能够做到雅观且半透明，因此BIPV极有可能成为钙钛矿商业化的前哨站。

据悉，极电光能正在建设150MV钙钛矿试制线，预计在今年可举行投产，效率将不低于18%，且该项目产物尺寸到达了1.2×0.6平方米。

相比注重转化效率的纤纳光电和极电光能，万度光能更注重成本。自确立起，万度就主攻超低成本光伏器件——“印刷钙钛矿光伏”手艺的开发，基于印刷手艺和廉价原质料，研发出3600c㎡的钙钛矿组件，成本方面也更胜一筹。

在湖北鄂州、宜昌政府的支持下，万度光能的“野心”更大。2021年6月，其总投资高达60亿元的钙钛矿太阳能电池项目正式落地，这是迄今为止，最大的钙钛矿电池投资项目。

该项目共分为两期，一期产能为200MW，顺遂量产后，万度光能设计扩充至10GW。

外洋巨头中，韩国韩华团体最为起劲，这家全球光伏TOP10企业与柏林亥姆霍兹中央（HZB）互助研发的钙钛矿/硅串联电池，缔造了转化率高达29.8%的天下纪录。韩华团体已设计对此手艺举行投资扩产，该手艺也被列为韩国国家项目。

▲数据泉源：索比光伏网，东方证券研究所

此外，传统晶硅电池玩家隆基股份、通威股份、东方日升等公司均对钙钛矿太阳能电池显示出粘稠兴趣，或已经在相关领域有所结构。

可以看出，钙钛矿的商业化仍处于起步阶段，但不少产业资源已经跑步入局。统计来看，今年预计有2GW的钙钛矿电池产能实现量产。

光伏手艺产业化主要看三概略素——成本、效率、寿命。钙钛矿在成本和效率方面远胜于晶硅电池，但其寿命短、稳固性差、自然不稳固，导致效率衰减过快，这是钙钛矿手艺产业化落地的最大掣肘。

要知道，现在的光伏电池普遍寿命在25-30年。因此，在提升产物尺寸和能量效率的同时，若何将钙钛矿的寿命提升至25年，将是押注钙钛矿手艺的企业亟需解决的问题。

提升电池寿命，背后涉及到质料系统、电池结构、封装等等环节。当前，全球光伏界正在对钙钛矿的效率衰减和稳固性举行科技攻关，新的解决方案不停涌现，也许很快就会有最佳的解决设施。

作为天下经济论坛（WEF）认定的“改变人类生涯的10大新兴手艺”之一，钙钛矿电池的远景已经愈发清晰，一幅雄伟的产业蓝图正徐徐睁开。