钙钛矿/晶硅叠层电池有望2030年实现产业化

钙钛矿太阳能电池具有高效率、低成本等优势，被认为最有前景的下一代光伏技术。目前，国内已有多家企业具备100MW级及以上钙钛矿大尺寸组件生产线。但目前钙钛矿太阳能电池技术仍存在寿命短、稳定性不足等问题。中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示，钙钛矿/晶硅叠层电池，2030年有望实现产业化。

近日，在由《知识分子》主办、能源基金会支持的新能源科学论坛2023（以下简称“论坛”）上，中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高表示，近几年出现的钙钛矿太阳能电池具有标志性意义。钙钛矿/晶硅串联太阳能电池的认证PCE从2017年的23.5%大幅增加到2023年的33.7%，理论效率极限在40%以上。我们最终看好的光伏技术是钙钛矿/晶硅叠层电池，2030年有望实现产业化。

进入2023年，在新一代光伏产品的讨论中，钙钛矿太阳能电池可谓炙手可热。

相较于传统的晶硅太阳能电池，钙钛矿太阳能电池由于具备强光吸收能力、光谱吸收范围广泛等优势，被认为具有更高的光电转化效率、更低的原料成本以及更广泛的应用领域。目前，国内已有协鑫光电、极电光能、纤钠光电具备100MW级及以上钙钛矿大尺寸组件生产线。

2023年3月，科技部高技术研究发展中心发布的信息显示，实现高效率的全钙钛矿叠层太阳能电池和组件为2022年度中国科学十大进展之一。其实早在2013年，钙钛矿太阳能电池就被《科学》杂志评选为当年的十大突破之一，且被称为最有前景的下一代光伏技术。

2023年4月，阿卜杜拉国王科技大学进一步突破钙钛矿/晶硅串联太阳能电池转换效率，达33.7%。而目前各大厂商规模化生产的晶硅太阳能电池平均转化效率在20%至27%之间。

北京大学教授周欢萍表示，近几年，钙钛矿太阳能电池技术发展迅猛，在原料价格、加工周期、广电效率、度电成本等方面领先，有望突破晶硅成本高、效率增速慢等瓶颈，实现行业变革。

相比于晶硅电池，周欢萍介绍，理论上，钙钛矿光伏技术可使生产效率提高23倍，能耗降低超12倍，度电成本降低40%——电池材料成本从约1元/W下降至0.5元/W，工艺能耗从1.52KW/h下降至0.12KW/h，生产周期从72小时下降至3小时，度电成本从0.33元/kWh下降至0.2元/kWh。

华中科技大学教授、九曜光电创始人陈炜介绍，虽然钙钛矿太阳能电池发展历史仅有10年，但钙钛矿电池拥有33%的效率上限，晶硅电池则为29%。同时能量回收期（即光伏发电系统几年内能把自己寿命周期内消耗的能量回收回来）也能从晶硅电池的约2年缩短至3个月。

除此之外，钙钛矿太阳能电池被认为具有非常广阔的应用场景。陈炜介绍，在室内消费能源方面，因技术要素成熟且无寿命问题，钙钛矿太阳能电池的潜在市场规模在1亿至10亿级别；在室外消费电源方面，潜在市场规模在100亿级别；在地面电站方面，因单晶成本优势明显、叠层效率优势明显，潜在市场规模在10000亿级别。

只是在论坛上，多位专家也提出钙钛矿太阳能电池技术仍不完善，在稳定性、寿命等方面的技术瓶颈仍有待进一步突破。

陈炜说，与晶硅相比，钙钛矿的一个显著劣势是寿命短，目前理论上的使用寿命为5年至15年，低于晶硅电池25年的使用寿命。“虽然足够高效和便宜的钙钛矿太阳能电池能改变游戏规则，但前提是寿命不能太短。”

除了寿命，陈炜介绍，钙钛矿模组还存在面积不同时效率不统一的问题。钙钛矿电池效率随面积增长而衰减的幅度远大于其他类型太阳能电池，大面积钙钛矿薄膜结晶在质量和缺陷调控方面还存在技术难点。

其次，钙钛矿材料和器件稳定性不足。陈炜介绍，从技术层面来看，钙钛矿键能弱，缺乏化学和结构稳定性。下一步，为了解决稳定性的难题，需要建立钙钛矿太阳能电池的老化测试标准，且保证10年至15年的户外使用寿命

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