17日收盘,钙钛矿电池概念板块指数报663.29点,涨幅0.85%,成交55.87亿元,换手1.05%。板块个股中,跌幅最大的前3个股为:天合光能报13.67元,跌-0.94%。通威股份报17.27元,跌-1.03%。曼恩斯特报49.76元,跌-1.87%。涨幅最大的前3个股为:七彩化学报15.83元,涨10.54%;聚石化学报15.16元,涨4.19%;西子洁能报11.41元,涨2.52%。
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的研究热点。
钙钛矿太阳能电池按照结构可以分为介孔型、正式平面型和反式平面型三类。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,但由于其需要高温烧结,不适宜与柔性衬底结合,因此不适宜投入量产。正式平面结构相比介孔结构更为简单,可低温制备,在叠层电池和柔性电池方面展现出应用潜力,且转换效率较高,是现阶段广泛研究的电池结构之一。然而,该结构在空穴传输层的选材上仍存在温度耐受性和性能平衡的问题,且迟滞效应较为明显。反式平面结构则以其工艺简便、价格低廉、可低温成膜以及与传统光伏电池结合成叠层器件的优势脱颖而出,成为现阶段的主流结构。此外,反式结构在电荷平衡抽取方面表现优异,能有效抑制迟滞效应,且电池稳定性卓越,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。尽管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,但美国研究人员已通过添加新分子的方式将其转换效率提升至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。产业链下游则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,有望在2026年增长至999.8GW,而钙钛矿电池有望成为BIPV(光伏建筑一体化)的主流产品,进一步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、成本低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空间。