【前瞻研究院】2024年中国钙钛矿电池行业发展优劣势分析 降本增效优势显著但稳定性存在缺陷【组图】.pdf

钙钛矿电池行业主要上市公司:(300750.SZ);隆基绿能(601012.SH);(688599.SH);(688223.SH);(002459.SZ);(600477.SH);(002514.SZ)等

本文核心数据:各类电池转换效率;钙钛矿组件GW级别量产成本构成

钙钛矿太阳能电池为第三代新型电池

太阳能电池可以分为三类:第一代晶硅电池、第二代化合物薄膜电池以及第三代新型电池。钙钛矿电池属于第三代新型太阳能电池,具有原料无毒且储量丰富、成本低、工艺简单且可柔性制备等优点,产业化发展潜力巨大,目前发展仍处于中试线阶段。


钙钛矿电池优点:转换效率高+成本低

钙钛矿电池的研究起步较晚,但其转换效率进步速度远快于晶硅电池。单结钙钛矿电池仅用十余年时间就将转换效率从3.8%提升至26.1%,晶硅/钙钛矿叠层电池转换效率更是迅速升至33.9%,而晶硅太阳能电池达到26.1%的转换效率用了近40年。


钙钛矿电池突飞猛进的发展得益于其优秀的光电性质。相比晶硅材料,钙钛矿材料具有更高的光吸收系数,且其电子和空穴的扩散长度大于百微米,远远大于钙钛矿材料对光子的吸收深度,有利于自由电子和空穴的输运,可被阴阳电极完全收集,进而实现高效的光电转化效率。


成本方面,钙钛矿电池的原材料成本较低。首先,钙钛矿层原材料均为基础化工材料,储量较丰富且价格较低;其次,钙钛矿原材料用量少,钙钛矿层厚度仅有500nm左右,单晶硅电池硅片平均厚度在150微米;再次,钙钛矿材料对于提纯要求不高,对比硅基太阳能电池必须使用99.9999%高纯硅,太阳能级钙钛矿材料纯度要求95%以上即可。此外,钙钛矿材料本身占组件成本比例较低。以协鑫光电为例,GW级别量产钙钛矿材料占比3.1%,组件成本<1.0元/W;5-10GW级别量产,组件成本可降至0.5-0.6元/W。

总结来看,钙钛矿电池的降本增效优势明显,产业化潜力十足。钙钛矿电池相对于晶硅电池效率上限更高,单结钙钛矿电池效率上限超30%,双结叠层效率上限更有望接近45%,而晶硅电池效率难以突破30%。此外,钙钛矿电池相对于晶硅电池成本更低,可实现全口径平价上网,而晶硅电池成本较高。同时,钙钛矿电池相对晶硅电池具备高弱光效应,钙钛矿材料在阴雨天气和日出日落等弱光环境均能工作。

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