钙钛矿电池：下一代光伏电池技术方向

11月10日，中国科学院半导体研究所团队，在钙钛矿太阳能电池领域取得了重要进展，将单结钙钛矿电池效率提升至27.2%，逼近单晶硅电池的理论极限，为钙钛矿太阳能电池的产业化发展奠定了关键基础。

钙钛矿电池的发展，已成为全球能源转型的关键变量。钙钛矿与储能、氢能等技术结合，可构建“光储氢”一体化系统；近期火热的太空算力领域，钙钛矿电池凭借轻量化、高比功率与抗辐射的优势，成为太空数据中心能源的技术支撑。

今天我重点梳理钙钛矿太阳能电池。

钙钛矿电池基本介绍

钙钛矿电池的概念

钙钛矿电池，是依靠钙钛矿（CaTiO₃）结构材料进行光电转换的一种新型光伏电池，它属于第三代太阳能电池。按结构形式不同，可分为单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池。

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电池的能量转换原理

钙钛矿太阳能电池一般由透明导电基底、电子传输层（ETL）、空穴传输层（HTL）、钙钛矿层及金属电极组成。

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电池工作时，钙钛矿吸收光能并生成“电子-空穴对”，即激子。激子被分开成为电子和空穴，因电场力的作用，电子经过电子传输层流向阴极，空穴通过空穴传输层返回到钙钛矿吸光层，外接电路后，产生电流。

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钙钛矿太阳能电池的优势

1）光电转换效率高

目前的单结钙钛矿电池，实验室效率已达27.2%，钙钛矿-晶硅叠层电池效率突破34.6%，全钙钛矿叠层电池效率达28.44%，理论极限可达43%，远超传统光伏技术。他的效率提升速度非常显著，从2009年的3.8%跃升至30%，仅用十年时间就完成了晶硅技术数十年的迭代。

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2）成本竞争优势显著

材料成本方面，钙钛矿原材料价格低廉，材料成本仅为晶硅的1/20，吸光层厚度仅需300-500nm，用量极少。生产方面，可通过溶液印刷、刮刀涂布等低温工艺制备，生产能耗仅0.12-0.23kWh/W，为晶硅电池的 1/8-1/13，GW级量产后组件成本有望降至0.5-0.6元/W。

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3）柔性与形态适配性强

钙钛矿薄膜可沉积于塑料、金属箔等柔性基底，制备的柔性组件重量仅为0.3kg/㎡左右，可弯曲、可折叠，适配曲面与复杂载体。同时通过调节材料组分，可实现带隙与颜色的精准调控，具备透光性定制能力，适配多元化场景。

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4）弱光响应性能优异

在室内低光照环境（200-1000lux）下，钙钛矿电池转换效率可达25%-40%，是传统非晶硅电池的2-3倍，且开路电压衰减极小，适合物联网设备、智能传感器等室内供电场景。

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钙钛矿太阳能电池的应用

1）建筑光伏一体化（BIPV）

钙钛矿太阳能电池凭借透光性、色彩定制与轻量化优势，其组件可集成于建筑幕墙、屋顶、遮阳系统，实现“发电+装饰+节能”一体化功能。当前在商业建筑中的应用比较普遍。

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2）柔性与移动能源场景

柔性钙钛矿组件适配车载光伏（车顶、车身曲面）、可穿戴设备、应急电源等场景。特斯拉等车企已开展车顶光伏模块合作，柔性组件日发电量可达4-5度，可支撑电动车数十公里的续航。

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3）室内光伏领域

针对室内LED、荧光灯光源，钙钛矿电池在1000lux光照下效率可达30%以上，为物联网传感器、智能遥控、电子标签等设备提供长效供电。

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4）太空探测与太空算力应用

钙钛矿电池轻量化、抗辐射的特性使其适配低轨卫星、深空探测器等空间装备。太空真空无水分的环境解决了其在地面的稳定性难题，衰减速率也降至地面的1/10，寿命可达15年以上，还能借助深空低温降低散热成本，将成为太空算力基建的核心供能支撑。

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数据来源：行行查| 行业研究数据库 www.hanghangcha.com

钙钛矿太阳能电池产业链

上游

聚焦核心辅材与核心设备，核心辅材涵盖TCO导电玻璃、靶材、POE胶膜、丁基胶等，这些材料是钙钛矿电池生产的物质基础，决定了电池的基础性能与封装质量。核心设备包含镀膜设备、涂布设备、激光设备、封装设备等，为电池的规模化制备提供工艺保障，其精度与稳定性直接影响电池的量产效率与品质一致性。

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中游

围绕钙钛矿太阳能电池及组件的制造展开。众多参与者在此环节进行电池的研发、生产以及组件的封装，将上游的材料与设备整合，形成可投入应用的电池产品。这一环节是衔接上游供给与下游需求的关键枢纽，其技术研发能力与量产水平，直接关系到钙钛矿电池的性能表现与市场供给能力。

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下游

钙钛矿太阳能电池拥有多元化的应用场景，主要包括建筑光伏一体化（BIPV）、汽车光伏、室内光伏、太空探索等领域。通过这些场景，钙钛矿电池产品实现商业化落地。下游应用的拓展不仅拉动中游电池的市场需求，也反向推动上游材料与设备的技术迭代，助力整个产业链持续完善与升级。

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钙钛矿太阳能电池重点公司

（公开资料整理，行业研究分享，勿做投资建议）

截至2025年，钙钛矿太阳能电池产业已从实验室验证阶段迈向初步商业化和GW级量产探索，多家企业凭借技术突破、产线落地或产业链协同优势成为行业重点公司。

根据公开信息和产业进展，可将钙钛矿领域的重点公司分为以下几类：

领先制造企业（具备GW级规划或已投产）

极电光能：全球首条GW级钙钛矿光伏组件生产线已于2025年2月正式投产，实现全球最大面积（2.8平方米）组件效率达16.1%，目标2025年量产效率提升至20%以上。背靠长城汽车生态，资金与工程化能力强劲。

协鑫光电（协鑫科技旗下）：正在建设全球首条2GW大规模产线（单结1GW + 叠层1GW），预计2025年内投产，1m×2m单结组件效率达18.04%，叠层组件效率超26%，BIPV产品已通过3C认证，率先切入建筑光伏场景。

纤纳光电：810cm²组件效率突破21.86%，GW级量产线目标实现2.88平米组件效率超20%。已完成IEC全体系稳定性认证，是全球首家实现钙钛矿组件商用出货的企业，GW线预计2025年投产。

杭州柯林：2025年3月公告募资14.6亿元建设1GW高效钙钛矿组件项目，由子公司杭州柯能实施。100MW中试线已于2024年底试生产，GW级规划明确，产业化节奏加快。

仁烁光能：常熟150MW产线已于2024年底投产，GW级产线建设中，专注全钙钛矿叠层技术，叠层电池效率达29.0%，代表世界领先水平。

传统光伏巨头（技术储备+叠层布局）

天合光能：2025年3月成功制备全球首块功率超800W的210大尺寸钙钛矿/晶硅叠层组件（面积3.1m²）；小面积叠层电池效率实验室超32%，大面积叠层效率达28%以上；具备HJT/TOPCon与钙钛矿融合的技术路径优势。

隆基绿能、晶科能源、通威股份、东方日升均拥有钙钛矿或叠层技术专利与实验线，但尚未大规模量产。更倾向于“观望+技术卡位”，待GW级经济性验证后快速跟进。

设备核心供应商

捷佳伟创：RPD、蒸镀设备已出货，整线方案成熟。

京山轻机：PVD、蒸镀、ALD等多设备覆盖，客户包括极电、协鑫等。

德龙激光、帝尔激光：激光划线设备已用于纤纳等百兆瓦级产线。

微导纳米：ALD设备获海外客户验收，用于叠层电池制备。

材料核心供应商

金晶科技：TCO导电玻璃国内龙头，配套纤纳、协鑫等客户。

奥来德：开发钙钛矿蒸镀设备及空穴传输材料。