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光伏钙钛矿电池科普文1——未来？现实？何处是出路？
1、光伏电池的未来标杆？
钙钛矿是钛酸钙矿物质以及包含钛酸钙分子结构的金属氧化物，如果基于光伏层面通俗的讲，以ABX3为化学形式的正八面体结构金属卤化物可以被称为“钙钛矿（形式的）材料”（图1.）。钙钛矿材料具备高光电系数、长载流子扩散长度、可人工合成等特点。钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿材料的有机金属卤化物半导体作为吸光材料构成的太阳能电池。
图1.钙钛矿结构图
光伏钙钛矿电池是一种全新的光伏化合物电池，实验室的理论证据多次证明光伏钙钛矿电池具备明显的“跨代（第三代）”和“革新”可能性。相较于以单/多晶硅为原料的传统光伏P型和N型电池，光伏钙钛矿电池的实验室理论数据具有很强的光电转化效率竞争优势。2023年12月7日，湖北珞珈实验室王植平课题组单结钙钛矿电池实验光电转化效率达到22.95%；中国科学技术大学于2023年7月单结钙钛矿电池创造了26.1%的光电转化效率。
2、现实和人们预期的差距？
即使钙钛矿电池的实验室理论优势非常明显，但距离大规模产业化的实现仍然具有相当长的距离。产业化制造钙钛矿电池有三大现实难点：第一，研发周期长，目前大多数企业的研发阶段尚处实验阶段，理论化仍然是市场最主流的声音；第二，竞品价格低，PERC电池的产业化成熟，虽有被N型TOPcon电池和XBC电池取代的风险，但其成本优势已经足够成熟；第三，应用场景和实用性有待考证，理论应用场景包括了集中式电站、分布式电站、大楼外墙，实用性证据缺口很大。
3、何处是出路？
HJT异质结电池作为另一种化合物光伏电池，在与钙钛矿电池结合后表现出了明显的光电转化效率优势，而这种结合生产的电池也成为了理论上最具备产业化实践可行性的选择方向。根据现有报道，谭海仁团队将全钙钛矿叠层电池的转换效率提升至26.4%；NERL公布的数据显示，截至2023年11月，实验室叠层钙钛矿电池的理论光电转化效率达到了33.2%。如果叠层钙钛矿电池能够实现从实验室走向产业化，将降本转向或许将成为具备震撼市场的新一代光伏产品。
图2. 钙钛矿叠层电池
图片引用自东方证券。
