光伏市场未来前景广阔
太阳能是保证人类未来需求的主要能量来源之一，其潜在资源120000 TW，实际可开采资源高达600 TW。2020年全球光伏累计装机近700 GW，市场规模超1.5万亿人民币，新增装机容量130GW，同比增长13%。在新增装机中，我国占比扩大至37%。
根据IRENA的预测，2050年，全球光伏装机容量将累计达到19TW，86%的电力来源于可再生能源，其中光伏将贡献25%的发电量（目前<5%）。按照我国“十四五”规划布局，未来5年，国内年均光伏新增装机规模将达到70-90GW。
伴随光伏工艺技术的不断进步和成本改善，光伏发电在很多国家已成为清洁、低碳、同时具备价格优势的能源形式，光伏开始进入全面平价期，全球光伏市场有望将开启新一轮稳健增长。而对于拥有全球超80 %以上产能的中国光伏制造企业来说，未来可期。
钙钛矿光伏技术的发展优势
目前光伏市场产品主要使用单晶硅电池片，多晶落后产能已逐渐淡出市场，面临出局。如隆基，晶科，爱旭等主流厂商均采用单晶PERC电池技术，量产转换效率约为23%。受晶硅材料禁带宽度(Band gap)制约，晶硅电池的效率提升之路正变得越来越窄。在通往其29.4%的理论极限效率终点过程中，每0.1个百分点的提升难度都不亚于攀登一座珠峰。
在这种情况下，钙钛矿光伏技术异军突起，迅速实现了对晶硅技术的反超。2009年，钙钛矿太阳能电池在日本桐荫横滨大学实验室第一次问世时的效率只有3.8%，但是10年后，实验室效率便跃升至25.2%。在光伏技术领域，如此迅速的技术飞跃是从未有过的。
相比晶硅电池，钙钛矿太阳能电池拥有7大优势：
1. 转换效率高。得益于钙钛矿材料本身优异的光吸收、光电转换特性，钙钛矿太阳能电池在光电转换过程中的能量损失极低。钙钛矿太阳能电池的效率上限更高，设计出的电池效率理论上可以达到33%的效率极限。
2. 生产成本低。钙钛矿太阳能电池所需的原材料储量丰富，制备工艺简单，每平方米用料更少，且可以采用低温、低成本的工艺实现高品质的薄膜，制造成本可降低到晶硅组件成本的50%。
3. 投资成本低。钙钛矿太阳能电池产业链条短，原材料进厂后即可加工成成品，制备工艺简单因此设备成本低，投资成本可比晶硅电池降低50%。
4. 发电量更高。钙钛矿太阳能电池在弱光环境也可以发电，转换效率≥20%，阴影遮挡对发电的影响可忽略不计，单瓦实际发电量比晶硅电池高10%。
5. 外观可调。钙钛矿太阳能电池因为薄膜透光系数高，可以做到自然半透明，支持发电幕墙应用，并且可以改变外表颜色，与建筑物混为一体，真正实现光伏建筑一体化。
6. 叠层电池。叠层电池技术可以大幅拓展吸收光谱范围并同时减少电子跃迁后驰豫过程的热能损失，有望突破单结电池的能量转换效率的理论限制，应用在钙钛矿太阳能电池上时，可以使理论极限转换效率突破40%。
7. 应用场景广。基于钙钛矿太阳能电池轻巧、纤薄、高效的特性，赋予了钙钛矿电池更多以往想象不到的应用可能性，如光伏建筑一体化、柔性可穿戴设备、万物互联等。
综合这7大优势，可以说，谁掌握了钙钛矿太阳能电池突破技术，谁就掌握了未来太阳能发电的制高点。
制约钙钛矿光伏技术产业化的几个关键问题
1. 稳定性。钙钛矿材料中存在不稳定成分（甲胺MA），在高温下会发生分解，影响电池以后的性能表现。此外，当光线照射到钙钛矿晶体上时，会造成有机阳离子以及卤素阴离子空位缺陷，导致一系列连锁反应，改变晶体的构成和效率，或导致失效。行业上，晶硅电池的寿命要求是25年，但钙钛矿太阳能电池目前只能做到7~8年。
2. 良品率。钙钛矿太阳能电池基片并非平整表面，存在一些凹凸坑、气泡、划痕等缺陷，现有一步溶液涂布法难以在不平整表面形成完整的钙钛矿薄膜，不能形成完整的钙钛矿膜层，形成“坏点”，该“坏点”会导致整片组件的失效。大规模量产时，成品率会很低，产品的可靠性也随之降低。
3. 大面积制备。钙钛矿太阳能电池虽然在实验室中获得了较高的光电转换效率，但是实验中获得的数据和结果与生活应用中的情况还是存在差异的，在实际应用中会受到更多因素的影响。目前实验室做出来的都是非常小的面积，市场应用则需要面积更大的器件，以目前硅太阳能电池为例，其器件尺度一般可达到几十厘米，甚至更大。但是目前一方面难以制作出大面积，连续的钙钛矿薄膜，另一方面目前工艺下制备的大面积薄膜会使电池内部电阻率升高，转换效率下降。
各国政府把钙钛矿光伏纳入重点支持计划
1. 欧盟在传统晶硅光伏竞争上一败涂地后，把钙钛矿太阳能电池作为“弯道超车”的技术予以重点支持，2019年，欧盟将参与太阳能研究的73个研究机构联合起来，组建了欧洲钙钛矿倡议行动（EPKI），推动钙钛矿产业化开发，力求在钙钛矿光伏领域后来居上。
2. 美国国家可再生能源实验室（NREL）联合华盛顿大学清洁能源测试台、北卡罗来纳大学教堂山分校和托莱多大学与美国领先的太阳能公司合作，组成了美国先进钙钛矿制造（US-MAP）联合体，加速钙钛矿技术的商业化。
3. 日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)联合松下等大型公司，开发大面积钙钛矿太阳能电池技术，取得了在900 cm²上17.9%的行业最高大面积组件效率。
4. 中国科技部2016-2020连续5年把钙钛矿太阳能电池产业化列入重点研发计划，已累计投入8000多万元，其中2019年便率先提到了开展稳定大面积钙钛矿电池关键技术及成套技术研发。关键指标方面要求大面积钙钛矿光伏电池效率≥19%（面积>20cm×20cm），室温25℃，AM1.5光照1000小时后，效率衰减≤10%。
国内大玩家入场
尽管钙钛矿太阳能电池目前在稳定性、大面积制备等方面还存在问题，但是其飞速提升的效率和发展前景已经让包括长城控股、三峡集团、协鑫集团、金风科技等玩家投入大笔资金。
2016年，协鑫集团以1600万收购了钙钛矿太阳能电池初创企业惟华光能58.5%的股权，更名为苏州协鑫纳米科技有限公司。目前协鑫纳米已建成钙钛矿组件中试生产线，并取得光伏组件认证机构德国莱茵TüV认证的1200cm²有效面积上13.5%的钙钛矿组件效率认证。
2020年1月，国内钙钛矿光伏龙头纤纳光电宣布完成C轮融资，共计3.6亿元，由三峡资本领投，京能集团、衢州金控、三峡招银等资方跟投。8月，纤纳光电衢州基地钙钛矿电池生产线正式投产，总规划5GW。
紧随其后，金风科技也宣布，以战略投资者身份领投英国钙钛矿光伏企业牛津光伏D轮融资（共计3500万英镑），投资金额2100万英镑。12月，牛津光伏公司宣布，其钙钛矿/硅串联结构的效率再创新高，已接近30％的里程碑，达到29.52%。
除此之外，通威股份、汉能集团、东方日升等公司均表示，正在追踪钙钛矿太阳能电池的发展动向，或已经在相关领域有所布局。
5月13日，以“极创新能 电启未来”为主题的极电光能钙钛矿光伏创新技术发布会暨战略合作签约仪式在江苏无锡召开，首次发布光伏行业突破性创新技术——可实现大面积制备、高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能组件“极创”整体解决方案，并与未势能源、蜂巢能源、爱情地产等合作伙伴签订了战略合作协议，共同构建绿色能源生态圈。
极电光能的技术优势
针对钙钛矿太阳能电池量产稳定性的难题，极电光能设计了一套名为“极创”的稳定性综合解决方案：
首先，从原材料上完全排除不稳定的甲胺成分，改为使用甲脒基钙钛矿，建立独有的无甲胺材料体系，投入新型相稳定剂，解决了该组分的钙钛矿难以制备的行业难题，热稳定性提升至>200℃，理论转化效率提升约2%；
其次，独创的“原位固膜”钙钛矿制备技术显著提升了薄膜均匀性，减少了膜层缺陷，纵向贯通晶粒，完全消除膜层孔洞，从而提高了效率和稳定性；
然后，通过引入新型激光划刻工艺和无机空穴传输层大面积制备工艺，对电池组件结构进行高精度工艺设计，解决组件稳定性问题；
此外，无机导电层采用独创的电荷传输层技术——纳米晶导电墨水，使用该导电墨水形成的电荷传输层导电能力强、膜层致密、对钙钛矿膜层的保护作用好，导电能力提升10倍，光照稳定性提升5倍；
最后，外部封装采用成熟的“层压”工艺，用玻璃、胶膜、封边三层保护钙钛矿电池电芯，降低晶体老化风险。
通过这一系列解决方案，极电光能钙钛矿光伏组件在IEC61215测试标准下，经过1000小时光老化（AM1.5）和1000小时高温高湿老化（85℃/RH85%）测试，实现了效率0衰减，最高25年的组件寿命。长城控股的钙钛矿布局
早在2018年，长城控股就已经成立事业部启动钙钛矿光伏、光电产业化技术开发工作。2020年4月，长城控股将旗下蜂巢能源太阳能事业部独立为无锡极电光能科技有限公司，投入资金5200万元，建成6000平米研发创新中心，并将持续投入更多资金。极电光能聘请钙钛矿领域国际知名科学家、欧洲科学院院士、英国皇家化学会会士、瑞士洛桑联邦理工学院教授M.K Nazeeruddin教授为公司首席科学家，创始团队均为钙钛矿领域资深专家，技术团队博士占比20%，硕士及以上占比65%。极电光能拥有50多项专利，涵盖材料、工艺、设备等所有关键环节，其中发明专利占80%。
5月13日，以“极创新能 电启未来”为主题的极电光能钙钛矿光伏创新技术发布会暨战略合作签约仪式在江苏无锡召开，首次发布光伏行业突破性创新技术——可实现大面积制备、高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能组件“极创”整体解决方案，并与未势能源、蜂巢能源、爱情地产等合作伙伴签订了战略合作协议，共同构建绿色能源生态圈。
极电光能的技术优势
针对钙钛矿太阳能电池量产稳定性的难题，极电光能设计了一套名为“极创”的稳定性综合解决方案：
首先，从原材料上完全排除不稳定的甲胺成分，改为使用甲脒基钙钛矿，建立独有的无甲胺材料体系，投入新型相稳定剂，解决了该组分的钙钛矿难以制备的行业难题，热稳定性提升至>200℃，理论转化效率提升约2%。
其次，独创的“原位固膜”钙钛矿制备技术显著提升了薄膜均匀性，减少了膜层缺陷，纵向贯通晶粒，完全消除膜层孔洞，从而提高了效率和稳定性；
然后，通过引入新型激光划刻工艺和无机空穴传输层大面积制备工艺，对电池组件结构进行高精度工艺设计，解决组件稳定性问题；
此外，无机导电层采用独创的电荷传输层技术——纳米晶导电墨水，使用该导电墨水形成的电荷传输层导电能力强、膜层致密、对钙钛矿膜层的保护作用好，导电能力提升10倍，光照稳定性提升5倍；
最后，外部封装采用成熟的“层压”工艺，用玻璃、胶膜、封边三层保护钙钛矿电池电芯，降低晶体老化风险。
通过这一系列解决方案，极电光能钙钛矿光伏组件在IEC61215测试标准下，经过1000小时光老化（AM1.5）和1000小时高温高湿老化（85℃/RH85%）测试，实现了效率0衰减，最高25年的组件寿命。
极电光能生产的大面积钙钛矿光伏组件效率已达到国内第一、行业领先的水平。
2021年4月2日，极电光能宣布在63.98cm²的钙钛矿光伏组件上实现20.5％的光电转换效率，而且这一结果经过了全球权威测试机构JET（日本电气安全环境研究所）的严格检测确认。该效率是目前全球范围内大面积钙钛矿组件效率的最高纪录，已经与当前主流晶硅产品效率相当。
极电光能的战略优势
作为长城能源大战略的关键一环，极电光能与长城汽车及各零部件公司、蜂巢能源、长城实业等具有天然的战略合作优势。长城实业在各地工业厂房屋顶电站资源均为极电光能光伏产品应用场所，总计≧200MW；长城集团旗下爱情地产已经与极电光能签订战略合作协议，合作开发应用钙钛矿发电幕墙；长城汽车与极电光能未来合作开发太阳能电动汽车为高效钙钛矿组件提供了新的应用领域（≧500MW/年）；蜂巢能源与极电光能在“光储”项目中已经开展了战略合作，共同推动了保定徐水传动公司屋顶“光储”项目实施，正在合作开发更多的“光储”及“光储充”项目；联合长城集团旗下专注氢能及燃料电池的未势能源，形成“制-储-运-加-应用”一体化供应链生态的氢能源战略布局，以自身技术实力加速产业落地，助力能源结构转型，共同构建绿色生态。
极电光能的未来发展规划
极电光能产品研发遵循“三步走”战略：第一代产品为刚性/半透明钙钛矿组件，第二代产品为刚性/不透明钙钛矿组件，第三代产品为叠层电池-钙钛矿组件。公司并计划在未来10年内成为业界TOP1：
• 2021Q3：建立小型野外测试电站，启动中试线建设，总投资1-1.5亿元，2022 Q2完成建设；
• 2022Q3：启动叠层电池开发，实现半透明光伏组件/幕墙玻璃产品量产销售；
• 2023Q1：启动一期量产线建设，产能1GW，总投资12-15亿元，争取在2024年实现盈亏平衡，成为全球钙钛矿组件Top 3；
• 2024Q1：启动二期量产线建设，产能2GW，总投资16-18亿元；
• 2025Q1：启动三期量产线建设，产能3GW，总投资21-23亿元；
• 2026~2030：持续扩产，产能进入行业前列，成为全球钙钛矿组件Top 1。
钙钛矿太阳能电池诱人的33%理论极限转换效率，自问世起就引发众人关注，短短十年间，从实验室快速步入规模化生产，商业化进程不断加快，投资者的关注也愈发强烈。澳大利亚国立大学教授Kylie Catchpole预计，2023年前钙钛矿太阳能电池技术将实现大规模量产，相关产品将被推广。
在2021这个转折点，量产化在即，谁将引领钙钛矿太阳能电池的量产，谁就能掌握未来十年的主动权。下一个十年，钙钛矿或将带给我们一个不一样的未来。
来源：吉林大学青岛汽车研究院副院长 顾国洪