10日收盘,钙钛矿电池概念板块指数报763.56点,涨幅1.72%,成交107.5亿元,换手1.36%。板块个股中,跌幅最大的前3个股为:万润股份报11.52元,跌-1.29%。奥来德报24.15元,跌-2.23%。曼恩斯特报79.50元,跌-2.33%。涨幅最大的前3个股为:英诺激光报36.11元,涨20.01%;ST聆达报5.90元,涨4.80%;奥联电子报17.07元,涨4.40%。
钙钛矿太阳能电池(PSCs)是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太阳能电池。钙钛矿电池结构简单,以反型平面钙钛矿电池为例,其结构自下往上依次为玻璃、透明电极(FTO或ITO)、电子传输层、钙钛矿层、空穴传输层和金属电极。目前,钙钛矿太阳能电池的世界最高光电转换效率记录已达到25.2%,而钙钛矿与晶硅叠层电池的效率更是达到了29.15%。这一技术的发展起源于2009年,当时日本科学家Tsutomu Miyasaka首次将钙钛矿材料用于染料敏化太阳能电池作为吸光材料,并获得了3.8%的光电转化效率,自此之后,钙钛矿电池便成为了国内外顶尖高校实验室的研究热点。
钙钛矿太阳能电池按照结构可以分为介孔型和平面型。介孔结构虽然能使钙钛矿层更稳定,且器件效率较高、迟滞较小,但由于需要高温烧结,不能与柔性衬底有效结合,因此不适宜投入量产。平面型结构则分为正式(n-i-p)平面结构和反式(p-i-n)平面结构。正式平面结构转换效率高,是现阶段广泛研究的电池结构之一,但其空穴传输层在钙钛矿层上面,选材的温度耐受性和性能平衡上尚存在挑战,且迟滞效应较明显。相比之下,反式平面结构的钙钛矿太阳能电池工艺更简便、价格低廉,且可低温成膜,更适合与传统的光伏电池结合成叠层器件。其空穴层选材的扩散长度/系数比电子层的短/低,有利于电荷的平衡抽取,从而抑制迟滞效应,表现出卓越的稳定性,有潜质成为电池寿命可以媲美商用硅晶太阳能电池的竞争对手。由于适合叠层结构延伸及工艺成本较低,反式平面结构已成为现阶段的主流结构。然而,反式结构也面临转换效率较低、电子传输层用材昂贵等问题。2022年,美国研究人员通过添加新分子,将反式平面结构的钙钛矿太阳能电池转换效率提升至24%,有望进一步推动反式结构电池的发展。
钙钛矿太阳能电池制备工序相对简单,产业链较短。在产业链上游,原材料用量较少且不稀缺,关键技术壁垒主要集中在设备端。中游方面,海外机构在研发上取得了一定成果,但中国的钙钛矿技术转化速度迅速,已处于领先地位。钙钛矿产业链的下游主要涉及光伏行业和新能源汽车领域。在双碳发展背景下,光伏发电作为发展速度最快、最具发展潜力的清洁能源之一,预计到2026年其装机容量将增长至999.8GW,钙钛矿电池有望成为光伏建筑一体化(BIPV)的主流产品,推动光伏行业的放量增长。同时,由于钙钛矿电池具有高效率、低成本以及发展速度快等优势,汽车太阳能发电车顶有望成为其大规模应用的场景之一,庞大的新能源汽车市场将为钙钛矿电池带来巨大的增量。