28日收盘,钙钛矿电池概念板块指数报739.81点,跌幅2.37%,成交80.77亿元,换手1.27%。板块个股中,跌幅最大的前3个股为:金晶科技报5.15元,跌-6.53%。七彩化学报13.97元,跌-7.42%。聚石化学报14.75元,跌-9.06%。涨幅最大的前3个股为:ST聆达报9.33元,涨3.55%;大胜达报7.08元,涨0.00%;京东方A报4.21元,涨0.00%。
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%。这一技术的起源可追溯至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研究的热点目标。
钙钛矿太阳能电池按照结构可以分为介孔型和平面型。其中,介孔结构的介质层虽然能使钙钛矿层更稳定,提升电子提取能力,并使器件效率更高、迟滞更小,但由于需要高温烧结,不适宜与柔性衬底结合,因此不适宜投入量产。正式(n-i-p)平面结构相比介孔结构更简单,可低温制备,在叠层电池和柔性电池方面展示出应用潜力,且转换效率较高,是现阶段广泛研究的电池结构之一。然而,其空穴传输层在选材的温度耐受性和性能平衡上尚存在匹配问题,且迟滞效应较明显。反式(p-i-n)平面结构则工艺更简便、价格低廉,可低温成膜,更适合与传统光伏电池结合成叠层器件。此外,反式结构更有利于电荷的平衡抽取,抑制迟滞效应,表现出卓越的稳定性,有潜质成为电池寿命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,反式平面结构钙钛矿太阳能电池已成为现阶段的主流结构。不过,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。在上游,原材料用量少且不稀缺,关键技术壁垒主要集中在设备端。中游方面,海外机构的研发成果虽然领先,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。光伏发电作为各类清洁能源中发展速度最快、最具发展潜力的能源形式,在双碳发展背景下,其装机容量有望在2026年增长至999.8GW,而钙钛矿电池有望成为建筑集成光伏发电(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钙钛矿电池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空间。