一、钙钛矿电池优势众多,被视为能源革命“明日之星”
钙钛矿电池是一种新型太阳能电池技术,利用钙钛矿型有机金属卤化物半导体作为吸光材料,属于第三代太阳能电池。当前,在全球能源结构向清洁低碳转型的浪潮中,光伏技术作为可再生能源领域的核心力量,正不断迎来突破性进展。其中,钙钛矿电池凭借其众多颠覆性优势,从众多光伏技术中脱颖而出,被业界普遍视为能源革命的“明日之星”。
资料来源:公开资料,观研天下整理
与传统晶硅电池相比,钙钛矿电池在成本、工艺和场景适应性上更具优势:其单瓦生产成本仅为晶硅的1/3,且可通过溶液涂布工艺实现低温制备,设备投资降低50%。随着稳定性问题的逐步解决,钙钛矿电池有望在BIPV(光伏建筑一体化)、柔性可穿戴设备等新兴领域开辟增量市场。
钙钛矿电池与晶硅电池对比
| 比较内容 | 晶硅电池 | 钙钛矿电池 |
| 发展时间 | 50年 | 10年 |
| 技术体系 | 第一代晶体 | 第三代薄膜 |
| 效率上限 | 27%-29% | 30%-33% |
| 实验室效率 | 26.81% | 27.3% |
| 使用寿命(T80) | 25年 | 10-20年 |
| 带隙宽度 | 1.1eV | 1.17-2.8eV调节 |
| 吸光范围 | 400-1200nm | 350-800nm |
| 器件厚度 | >150um | 500nm |
| 弱光效应 | 差,阴雨天气和日出日落基本不工作 | 好,阴雨天气和日出日落能工作 |
| 温度效应 | 高,受温度影响较大(大10倍) | 低,适合极端低温和高温 |
| 综合成本 | 全口径平价上网还需努力 | 低,可全口径实现平价上网 |
| 柔性电池 | 难以制备为柔性电池 | 易制备为柔性电池 |
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二、政策、技术、产能三重驱动,我国钙钛矿电池行业产业化进程加速
根据观研报告网发布的《中国钙钛矿电池行业发展趋势分析与投资前景预测报告(2025-2032年)》显示,进入2025年下半年,我国钙钛矿电池行业迎来里程碑式发展:实验室效率突破27%大关、国家级中试平台政策落地、多条GW级产线相继投产,三大核心驱动力形成共振,推动这一新兴技术从科研走向产业的关键跨越。
1、技术获突破,实验室效率突破27%大关
从技术来看,钙钛矿电池的产业化进程长期受限于“效率-稳定性-成本”三角悖论——实验室效率虽10年提升10倍(从3.8%跃升至27.2%),但稳定性不足始终成为商业化落地的关键瓶颈。
资料来源:公开资料
不过,2025年11月中科院半导体研究所游经碧研究员团队的技术突破,标志着这一核心困境得到根本性解决。该团队宣布成功研发出光电转换效率达27.2%的钙钛矿太阳能电池原型器件,关键性能指标实现双重突破:
资料来源:《科学》杂志
效率提升:钙钛矿薄膜质量显著优化,载流子寿命延长至20微秒,界面缺陷密度大幅降低,效率经多家权威机构认证达27.2%,10年间实验室效率实现从3.8%到27.2%的10倍增长。
稳定性突破:电池在持续运行1529小时后仍保持初始效率的86.3%;在85℃光热耦合加速老化条件下运行1000小时后,效率维持率达82.8%,彻底扭转了此前稳定性不足的商业化瓶颈。
总体来看,此次技术攻关不仅验证了材料体系的可靠性,更标志着我国钙钛矿技术跻身全球第一梯队,为产业化落地扫清核心障碍。
此外,南京大学朱鹏臣朱嘉团队则引入苯甲脒盐酸盐(BMCl),增强晶格相互作用,解决了钙钛矿薄膜垂直方向上应力不均匀的问题。基于这种方法的钙钛矿单结(1.67 eV)和四端钙钛矿硅叠层器件分别实现了23.5%的功率转换效率(经认证为22.9%)和创造了33.4%的功率转换效率世界纪录。
山西大学陈名教授团队在空穴传输层上取得突破,采用向上磷酸锚定(UPA)构型,使钙钛矿太阳能电池效率达25.9%,并成功制备出效率22.05%的大面积组件(156×156mm²)。
2、国家级中试平台政策落地,打通“实验室-生产线”的转化通道
2025年11 月 11 日,工业和信息化部办公厅发布《关于进一步加快制造业中试平台体系化布局和高水平建设的通知》和《制造业中试平台重点方向建设要点(2025 版)》,在能源电子方向的中试平台建设最新要点包括聚焦钙钛矿光伏电池、叠层光伏电池等先进光伏技术等。此举标志着国家层面开始系统性布局钙钛矿产业,通过中试平台建设打通“实验室-生产线”的转化通道。
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3、多条GW级产线相继投产,我国钙钛矿电池行业正式进入规模化量产阶段
在技术突破与政策支持的双重驱动下,我国钙钛矿电池产业迎来了里程碑式跨越,头部企业相继完成GW级产线建设与投产,产能规模从百MW级跃升至GW级,标志着行业正式进入规模化量产阶段。
如协鑫光电GW级钙钛矿产线迎来历史性时刻:首片1150×2400mm超大尺寸钙钛矿商业组件于江苏昆山正式下线;TCO导电膜玻璃则由金晶科技实现国产化突破,并将国产化率提升至95%以上,这一关键材料的自主可控为产业链安全提供了坚实保障。
纤纳光电发布2.88㎡商用组件(功率509.21W,TÜV南德认证),在山西神池创业中心光伏屋顶项目并网发电,标志钙钛矿技术从实验室及中试阶段迈入大规模商业化应用。
京东方、极电光能GW线则已于24H2-25H1投产。其中京东方推动BIPV彩色幕墙在雄安新区应用,极电光能则为长城汽车无锡幕墙项目提供年发电量12万度的柔性组件。
目前我国钙钛矿电池行业相关企业GW级产线建设与投产情况
| 企业名称 | 产线进度 | 核心产品参数 | 商业化进展 |
| 纤纳光电 | 2025.11发布量产组件 | 2.88㎡组件,功率509.21W,TÜV认证 | 山西神池创业中心光伏屋顶项目并网发电 |
| 协鑫光电 | 2025.10首片下线 | 2400×1150mm组件,成本0.75元/W | 与华能集团签订1.2GW采购协议 |
| 极电光能 | 2025H1 GW线投产 | 2.8㎡组件,功率450W,效率16.1% | 长城汽车无锡幕墙项目完工,年发电量12万度 |
| 京东方 | 2024H2 GW线投产 | 柔性钙钛矿组件,厚度0.3mm | BIPV彩色幕墙在雄安新区应用 |
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展望2026年,仁烁光能、宁德时代等新进入者的GW级产线也将陆续投产,预计届时中国钙钛矿产能将突破5GW,占全球光伏总产能的3%,2030年有望提升至15%-20%。
三、目前晶硅大厂倾向选择钙钛矿/晶硅叠层的技术路线,未来其有望率先产业化
从研发和产业化的主流技术路线来看,目前钙钛矿电池主要分为单结钙钛矿电池和叠层钙钛矿电池两大类。
其中,单结钙钛矿电池是指仅由钙钛矿材料本身构成的“三明治”结构电池。其核心结构包括透明导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极。
叠层钙钛矿电池通过将钙钛矿层堆叠在彼此之上,或与其他材料(如晶硅、铜铟镓硒等薄膜电池)结合,形成能够吸收更宽太阳光谱的“串联”电池。根据堆叠材料的不同,又可以分为晶硅(HJT)/钙钛矿叠层电池、全钙钛矿叠层电池等。
不同技术路线各有优劣。如在效率上,钙钛矿/晶硅叠层发展最快,效率最高;在光电损失上,单结电池损失最小;在稳定性上,全钙钛矿电池稳定性最差;在成本上,全钙钛矿电池成本度电最低。
部分不同技术路线优劣势对比
| 比较内容 | 单结电池 | 晶硅(HJT)/钙钛矿叠层电池 | 全钙钛矿叠层电池 |
| 带隙宽度(eV) | 宽带隙1.55-1.7 | 宽带隙1.67-1.75,窄带隙1.12 | 宽带隙1.75,窄带隙1.25 |
| 理论效率 | Shockley-Queisser极限33% | 突破43% | 比钙钛矿/晶硅叠层高 |
| 实验室最高效率 | 25.7% | 32.5% | 29.0% |
| 结构 | 类似三明治5层结构 | 宽带隙/窄带隙电池堆叠,存在互联界面 | 宽带隙/窄带隙电池堆叠,存在互联界面 |
| 光电损失 | 钙钛矿电池非辐射复合 | 宽带隙钙钛矿电池非辐射复合、互联层光反射损失 | 宽带隙和窄带隙钙钛矿电池非辐射复合、互联层光反射损失 |
| 稳定性 | 钙钛矿本身结构缺陷导致不稳定 | 宽带隙钙钛矿结构缺陷导致不稳定 | 宽带隙钙钛矿结构缺陷导致不稳定、窄带隙钙钛矿相比宽带隙更不稳定 |
| 成本 (LCOE,美分/KWh) | 4.34 | 5.22 | 4.22 |
| 优势 | 只需解决宽带隙钙钛矿问题,技术难度稍小,而且做叠层也需先解决单结钙钛矿电池存在的问题;度电成本低 | 效率上限高;底电池工艺成熟,稳定性好;充分发挥与晶硅产业链协同作用;目前科研进展最快 | 效率上限高;度电成本最低;互联层技术难度相对钙钛矿/晶硅叠层小;上下电池寿命一致;钙钛矿底电池工艺整体比晶硅电池简单 |
| 劣势 | 效率上限低 | 互联层技术难度大:度电成本高:晶硅和钙钛矿电池寿命不一致:晶硅电池工艺整体比钙钛矿底电池难 | 额外需要解决窄带隙钙钛矿不稳定的问题,需要精细控制钙钛矿配方 |
| 主要企业(量产/中试线) | 协鑫光电、纤纳光电、极电光能 | 牛津光伏、杭萧钢构、华晟新能源 | 仁烁光能 |
| 主要企业(战略规划阶段) | 曜能光电 | 隆基绿能、天合光能、中来股份、黑晶光电、晶科能源 | / |
资料来源:中国知网、Web of Science,观研天下整理
当前,晶硅大厂在钙钛矿技术布局中,倾向选择钙钛矿/晶硅叠层路线,这一路线凭借技术协同性与成本优势成为产业重要发展方向,核心原因在于:
一方面,利用既有资源,降低转型成本:对于拥有成熟硅技术积累的企业,晶硅(HJT)叠加钙钛矿的路线可充分复用原有产线设备与技术团队,无需彻底重构生产体系,在降本增效的同时降低转型风险。
另一方面,与HJT技术适配性更高:相较于Topcon叠层,钙钛矿与HJT(异质结)叠层的技术兼容性更强,产线改造需求更少;且钙钛矿/HJT叠层电池采用串联结构,可输出超高电压,显著提升转换效率。
目前,HJT-钙钛矿叠层电池的实验室转换效率已达到34.6%,性能优势突出,已有多家头部硅电池厂商涉足该领域布局。在此背景下,相较于纯钙钛矿电池路线,晶硅-钙钛矿叠层电池凭借技术成熟度与产业基础,有望率先实现产业化。
目前晶硅(HJT)-钙钛矿结叠层电池主流企业进展
| 公司 | 效率 | 进展情况 |
| 牛津光伏 | 实验室效率28.9% | 2021年在德国勃兰登堡州建立100MW工厂,目前小批量量产电池效率26.8% |
| 杭萧钢构 | 目标效率28%以上 | 2023年100MW 晶硅薄膜+钙钛矿叠层电池中试线投产 |
| 华晟新能源 | 目标效率30% | 百MW级中试线建设中,完成大型蒸镀、涂布、喷墨打印等设备采购 |
| 通威股份 | 研发效率34.17% | MW级试验线搭建中(5-10MW) |
| 宝馨科技 | 实验室效率超32% | / |
| 曜能光电 | 小面积叠层电池效率32.4% | 5MW试验线搭建中 |
| 隆基绿能 | 34.6% | 试验线搭建已完成,产能可保证基础的210半片开发需求 |
| 晶澳科技 | 小面积研发效率33% | 研发中心积极研究和储备 IBC 电池、钙钛矿及叠层电池技术,叠层电池试验线规划中 |
| 天合光能 | 实验室效率34.6% | 国家重点实验建设中 |
| 东方日升 | 保密 | 成功实现西班牙100MW异质结伏曦Pro 730Wp组件的量产交付 |
| 中来股份 | 目标效率26%以上 | 中来股份与纤纳光电科技有限公司正式签署了钙钛矿叠层电池研发合作协议 |
| 爱康科技 | 研发效率突破30% | 24年开工,首期项目实验室基地,二期项目为中试线,三期项目为量产线 |
| 黑晶光电 | 研发效率28.2% | 2025年2月250MW TOPCon及钙钛矿叠层电池片产线动工 |
| 晶科能源 | 研发效率33.24% | 已建立大面积钙钛矿电池及组件研发线,路线是Topcon-钙钛矿叠层 |
| 协鑫光电 | 量产效率破19% | 计划在10月份完成第一条GW线的500兆瓦安装,预计25年年底投产 |
| 纤纳光电 | 实验室效率达27% | 预计2025年下半年500MW产线投产 |
资料来源:公开资料,观研天下整理
四、核心挑战仍存,我国钙钛矿电池行业距离大规模商业化应用仍有一段距离
不过,尽管我国钙钛矿电池行业迎来加速发展期,但在从规模化量产走向大规模商业化应用的过程中,仍面临三大核心挑战:
一是,长期可靠性仍需验证:虽然实验室环境下电池稳定性已达标,但大规模应用中面临的复杂自然环境(如极端温度、湿度变化、风沙侵蚀等)长期耐候性仍需时间检验,实际应用场景下的寿命周期数据亟待积累。
二是,专利布局存在风险:全球钙钛矿核心专利竞争激烈,目前中国企业专利占比约35%,低于美国企业的42%,在基础材料、核心工艺等关键环节存在知识产权壁垒风险,可能制约后续技术迭代与国际化拓展。
三是,标准体系尚不完善:行业尚未形成统一的量产组件测试标准与性能评价体系,不同企业的产品测试方法、指标定义存在差异,导致产品性能难以直接对比,不利于市场规范化竞争与下游客户选型。(WW)
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