容亿行研｜钙钛矿太阳能电池：商业化进程步入深水区
容亿投资总监，重点关注新材料、新能源、汽车电子、智能硬件等领域，投资案例有汇聚新材料、米格新材、瑞浦兰钧等。
钙钛矿材料在实际应用中需要创业团队进行材料配方的研发改进和试制，最终实现的材料配方能力是该类创业项目的核心技术壁垒之一。
从商业化量产并形成商业闭环方面来看，钙钛矿电池片的商业进程已步入深水区。业内普遍认为钙钛矿光伏电池在2027年之后可以出现部分商业应用，容亿认为只要突破使用寿命的瓶颈，有望产业化提速。
钙钛矿太阳能电池方向的创业及投资热度这几年在持续升温。主要缘于钙钛矿太阳能电池较晶硅光伏电池而言，具有更高的理论光电转换效率、更优的综合成本优势，更轻质的组件且刚柔性能兼备等突出优势。
我们非常看好钙钛矿太阳能电池在未来的市场表现，它在光电转化率极限、综合成本、轻薄化、环境友好等方面较晶硅太阳能电池有着先天的优势。在实际产业化进程中存在的诸多问题也正在得到较好的解决，相信3-5年后，钙钛矿太阳能电池产业会迈进更高的台阶。
基于该材料特殊的结构，不同类型的钙钛矿材料在各领域均具有很好的应用特性，如容亿投资已投资布局的MLCC用钛酸钡（BaTiO3）钛酸锶（SrTiO3）等具有高熔点热稳定性好、高介电常数、低介电损耗，被广泛应用于陶瓷工业、机械、陶瓷电容等。容亿投资持续跟踪的钙钛矿影像材料铯铅溴（CsPbBr3）等钙钛矿量子点具有吸收X射线并释放荧光信号，从而在医疗影像、工业检测、安防检测等领域有很好的应用潜力。再如容亿投资已投资布局的钙钛矿太阳能电池用材料，甲脒碘化铅（FaPbI3）、甲基铵碘化铅（MAPbI3）等基于碘化铅、溴化铅、碘化锡等材料良好的吸光功能，适合制作太阳能电池材料。此类诸如钛酸钡、铯铅溴、甲脒碘化铅等，均为钙钛矿基础母料，实际应用中需要创业团队进行材料配方的研发改进和试制，最终实现的材料配方能力是该类创业项目的核心技术壁垒之一。这里就不仅仅涉及材料学类专业知识，还需要其他如电子、物理、化学、光学等专业知识支持以及无数次的工程试验探索。
故而我们可以看到在陶瓷电容、催化剂、钙钛矿太阳能等领域，材料配方可以形成相对高的技术壁垒。投资人对投资标的的选择需要重点关注创业团队的人才结构是否具备多种专业知识能力。
在过去两年中，容亿投资在多个泛钙钛矿领域均有投资布局，对这些领域的团队选择颇有感触。
随着商业化进程步入深水区，钙钛矿太阳能电池方向的创业及投资热度这几年在持续升温。主要缘于钙钛矿太阳能电池较晶硅光伏电池而言，具有更高的理论光电转换效率、更优的综合成本优势，更轻质的组件且刚柔性能兼备等突出优势。
1、更高的光电转换效率
目前已知的晶硅太阳能电池理论光电转换效率上限为29.4%，而单节钙钛矿太阳能电池的理论光电转换效率为33%，较晶硅的1.1eV带隙宽度而言，钙钛矿可通过调整ABX的配方比例，可获取更优的吸光带隙宽度，从而具有更高的理论上限值。目前在转化率方面业内普遍认为较头部的创业团队为极电光能（单结、809.8平方厘米）19.9%，脉络能源（单结、弱光、900平方厘米）21.8%，协鑫光电（单结、2平方米）18.04%。
而在2022年，大面积尺寸钙钛矿的转化率纪录是被协鑫光电和杭州纤纳所保持。这仿佛让我们又看到了2018年之前，各家晶硅光伏电池企业百家齐放、齐头并进提升光电转化率的局面。业内普遍认为，钙钛矿太阳能电池转化率达到18%就具有商用价值，而且33%的理论转化效率带给钙钛矿更多的想象空间。
2、更优的综合成本
钙钛矿太阳能电池属于薄膜光伏电池的一种，材料和制成更接近于OLED面板行业，晶硅太阳能电池的材料和制成更接近半导体芯片行业，两者在材料体系、制成工艺等方面区别很大。相比较之下，钙钛矿发光材料的制备工艺路径更短，设备投入更少，生产能耗更低，同时在生产效率、环境友好及未来成本空间上有很大的优势。
3、刚柔性能均可，最优的BIPV选择
钙钛矿太阳能电池可以采用透明玻璃做基底做成刚性结构，也可以发挥薄膜太阳能电池的优势，采用PET等柔性透明材料做基底，做成柔性太阳能电池产品。由于钙钛矿电池材料应用远少于晶硅电池，轻薄的优势更适合做建筑光伏。
杭州纤纳钙钛矿α组件（来源：纤纳官网）
柔性钙钛矿电池片示意图
1、材料内部稳定性问题
从转化率和成本的角度，我们前面已经谈过，钙钛矿太阳能电池相较于晶硅来说有明显的优势。但由于其是离子晶体结构，同晶硅的共价晶体结构相比较，在离子迁移方面表现更为活跃，稳定性表现非常差。根据容亿观察，目前业内针对钙钛矿材料内部离子迁移等问题导致的不稳定性表现，采用晶体缺陷修复、间隙位掺杂、缺陷钝化、添加稳定剂等系列措施应对，取得很好的效果。容亿认为，钙钛矿材料固有的不稳定性因素会长期持续存在，但通过各种组合技术实现产品寿命达到既定目标（如10年或者更高的使用寿命）是完全可实现的。
来源：Journal of Semicondutors，浙商证券研究所
2、外部环境对封装的要求
封装技术未达预期标准带来的外部环境因素对钙钛矿电池组件的衰减和破坏也是目前影响稳定性和产品寿命的很大因素。根据容亿投资对现有国内创业公司的访谈调研，目前几乎所有企业均采用EVA或者POE胶膜作为底部和顶部的封装剂，丁基橡胶作为边缘密封胶的方式。该封装方式对水氧的隔绝效果大概为10^（-3）/天•克•平方米，较OLED面板10^（-6） /天•克•平方米的隔绝要求来看，隔绝效果相差近1000倍。
高温度下有机-无机钙钛矿的降解过程
来源：光知谷《 Matter综述：全面解读封装—钙钛矿太阳能电池的商业化之路》
采用最新的OLED封装技术应用于钙钙矿太阳能电池，对解决因水、氧等外部因素导致的产品不稳定，有很强的借鉴意义。目前国内在高端封装领域已经取得了国产化并实现大幅降本，相信该技术未来在钙钛矿太阳能电池领域的应用会得到广泛应用。
OLED显示结构图，来源：莱特光电招股书，民生证券研究院
钙钛矿电池结构图
在未来发展的过程中，隆基、协鑫等传统晶硅太阳能电池企业布局钙钛矿产业大家从逻辑上应该很好理解，未来一旦京东方、维信诺、深天马等面板企业开始涉及钙钛矿电池领域，容亿投资认为面板企业在材料体系理解和制成工艺方面更具有产业化优势，更能推动整个钙钛矿太阳能电池产业的发展进步。
大面积钙钛矿薄膜制备技术对比：
资料来源：材料导报、国盛证券行研
容亿投资看好钙钛矿太阳能电池在未来的市场表现，它在光电转化率极限、综合成本、轻薄化、环境友好等方面较晶硅太阳能电池有着先天的优势。当然，虽然目前产业化的进展在资本市场已经获得了初步认可，在实际产业化进程中还存在诸多问题，其中内外因素带来的产品稳定性而导致的使用寿命短板是目前最急迫的难点。近几年出现的针对该问题的诸多解决方案也取得了良好的推进，相信3-5年后，钙钛矿太阳能电池产业会迈进更高的台阶。
END
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