(一)钙钛矿技术概述
钙钛矿(Perovskite-PVK)是指以俄国地质学家Lev Perovski名字命名的一类具有ABX3结构的矿物化合物(如CaTiO3),而具有光伏效应的钙钛矿材料主要是一类具有相同晶体结构的杂化金属卤化物钙钛矿。钙钛矿太阳电池(Perovskite Solar Cells-PSC)是指使用“具有钙钛复合氧化物(CaTiO3)具有相同的晶体结构的有机金属卤化物、无机金属卤化物、有机/无机金属卤化物”作为光敏层的一类薄膜太阳电池。
(二)技术研发进展
1. 光电转换效率
截至2026年2月,钙钛矿/晶硅叠层太阳电池的世界最高纪录效率为 35%(面积:1.0028 cm2),钙钛矿/晶硅叠层组件的世界最高效率纪录为 29.1%(面积:16820 cm2),上述均由隆基绿能(601012)(LONGi)创造;钙钛矿/钙钛矿叠层电池的世界最高效率纪录为 30.1%(面积:0.0493 cm2);钙钛矿/钙钛矿叠层组件的世界最高纪录效率为 22.8%(面积:809.7 cm2),上述均由南京大学和仁烁光能(NanjingU/Renshine)保持;钙钛矿/钙钛矿叠层微型组件的世界最高效率纪录为 26.2%(面积:64.84 cm2),也由南京大学和仁烁光能保持。钙钛矿太阳电池与其他薄膜太阳电池所组成的叠层电池也有相关研究,钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的世界最高效率纪录为 24.6%(面积:1.110cm2),由德国柏林亥姆霍兹中心(HZB)保持;钙钛矿/有机叠层太阳电池的世界最高效率纪录为 25.1%(面积:0.0347 cm2),由新加坡国立大学和新加坡太阳能研究院(NUS/SERIS)保持。
2025年全球钙钛矿电池效率纪录创造/保持
电池结构 | 研究机构 | 效率(%) | 面积 (cm2) | 日期 | 数据来源 |
钙钛矿/ 晶硅 | 隆基绿能(601012)科技股份有限公司 | 35.0 | 1.0028 | 2025年7月 | 全球光伏实验室电池冠军效率图,NREL |
隆基绿能(601012)科技股份有限公司 | 34.1 | 261.1 | 2025年11月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | |
隆基绿能(601012)科技股份有限公司 | 31.1 | 1600.6 | 2025年7月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | |
隆基绿能(601012)科技股份有限公司 | 29.1 | 16820 | 2025年7月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | |
钙钛矿/钙钛矿 | 南京大学/仁烁光能 | 30.1 | 0.0493 | 2023年10月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green |
28.2 | 1.038 | 2022年12月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | ||
22.8 | 809.7 | 2025年4月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | ||
26.2 | 64.84 | 2025年4月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | ||
钙钛矿/CIGS | 德国柏林亥姆霍兹研究中心(HZB) | 24.6 | 1.110 | 2024年12月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green |
钙钛矿单结 | 苏州大学/悉尼新南威尔士大学/浙江白马湖实验室 | 27.3 | 0.1065 | 2025年5月 | 全球光伏实验室电池冠军效率图,NREL |
苏州大学/悉尼新南威尔士大学/浙江白马湖实验室 | 26.9 | 1.017 | 2025年3月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | |
杭州纤纳光电科技有限公司 | 23.9 | 19.48 | 2025年3月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | |
广东脉络能源(850101)科技有限公司/暨南大学 | 22.9 | 756.0 | 2025年9月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green | |
深圳市光因科技有限公司 | 21.1 | 843.5 | 2024年12月 | 全球光伏实验室电池冠军效率图,NREL | |
极电光能有限公司 | 18.1 | 7218 | 2025年1月 | 太阳电池效率纪录表,Martin Green |
2. 钙钛矿电池稳定性
近几年来,全球科研人员对钙钛矿吸光材料组分体系持续优化,开发组件结构中功能层新型材料和工艺,以及应用钝化、修饰、封装等策略,钙钛矿电池(886006)的稳定性得到了大幅提升,已先后有几家企业获得了IEC全序列稳定性产品认证。同时,科研人员也面临着一个挑战:电池的高效率和高稳定性无法同时兼顾的问题。在钙钛矿光伏逐步走向产业化的道路上,一个关键的目标是实现大面积、规模化量产的钙钛矿商业化组件在“稳效协同”方面取得新的突破,从而推动钙钛矿光伏技术的广泛应用和发展。
(三)国内钙钛矿产业化进展
国家及地方政府产业政策持续推动。2025年的政策体系从上年的鼓励研发、标准建立正在逐步转向为推进市场应用。政策重心已从“鼓励研发和初步应用”,转向“支撑规模化制造和市场化竞争”,旨在加速钙钛矿从“产业苗头”走向“产业支柱”。
产能不断扩大。钙钛矿光伏产业化在2025年已跨越百兆瓦级中试阶段,正式进入以吉瓦级产能布局为标志的规模化量产新周期(883436)。
晶硅电池企业继续深化钙钛矿/晶硅叠层技术布局,并逐步刷新记录。隆基绿能(601012)晶硅-钙钛矿两端叠层电池于2025年4月效率达34.85%,持续刷新世界纪录。晶科能源(688223)钙钛矿/TOPCon叠层电池研发效率达33.24%,天合光能(688599)210mm大面积叠层组件效率达31.1%,通威股份(600438)基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池效率达33.08%,正泰新能钙钛矿/TOPCon叠层电池效率达31.39%,阿特斯(688472)和钙钛矿企业合作正在推进钙钛矿/晶硅叠层技术产业化。
跨界企业布局加速深化。2025年,京东(JD)方、杭州柯林(688611)、宁德时代(HK3750)及中核光电等跨界制造经验与产业链资源推动行业进入量产阶段。
设备及材料国产化成效显著。2025年钙钛矿设备国产化已进入规模化应用验证阶段。在已建成的百兆瓦级产线中,国产化率表现突出。
组件迈进商业化门槛。2025年行业在产能规模、产品多样性、应用场景及技术认证等方面均实现了跨越式发展。
新型钙钛矿组件产业化与场景化布局持续提速。2025 年,钙钛矿技术在消费电子(881124)领域实现关键突破,京东(JD)方、光因科技等企业联合多家品牌方,推出钙钛矿自充电手机、太阳能伞等多元化消费电子(881124)产品,应用生态日趋丰富。
(四)存在的主要问题
商业化组件的户外实证不足。尽管钙钛矿实验室测试认证条件十分严苛,但往往是在理想条件下进行的,与户外电站实际运营环境仍存在差别,无法反映真实世界的复杂情况。为对钙钛矿光伏组件进行更长时间、更全面的户外检验和验证,需要钙钛矿组件在验证性应用、示范应用等方面获得较多政策资源支持,预计2026-2027年将会有更多的户外数据对钙钛矿产品稳定性提供验证支撑。
稳定性是产业化面临的最大挑战。早期的钙钛矿器件稳定性较差,但近几年得到了极大的提升。学术界对影响钙钛矿电池(886006)稳定性的机理研究深入研究,并针对性地提出了各种解决方案。但无论是科学层面还是工程层面,钙钛矿电池(886006)稳定性仍然是一个需要继续研究的问题。学术界提出的解决方案需要更多的实验进行验证;在工程上,如何把学术界提出的方案应用到工程之中需要大量的二次开发工作。
产业生态发展不成熟。在制造设备方面,钙钛矿组件的生产制造需要成熟的专用设备(881118);在原材料方面,目前市场上钙钛矿组分及其他功能材料都是批次重复性相对较差的非规模化生产,采购成本较高,无法实现可靠稳定的原料供应,这也是制约钙钛矿光伏组件产品生产良率的主要因素之一,进而对降低成本带来不利影响;在辅材方面,导电玻璃和封装胶膜在钙钛矿组件生产成本结构中占比高;在配套电气设备方面,钙钛矿组件具备高电压、低电流特性,现有应用方式下常通过多串组件并联的方式形成与晶硅阵列相近的输出电流,采用现有的晶硅光伏逆变器(884304)进行电能变换。
钙钛矿的效率测试及功率标定标准亟待建立。目前针对钙钛矿电池(886006)及组件的效率测试方法,主要集中在提升效率测量准确度的方法研究上。而对于实际量产生产过程中,如何快速、准确地标定钙钛矿组件功率,在科学研究和标准制定方面需要进一步发展。因此需要学术界、产业界、设备方联手,制定一种可靠、快捷的组件电学参数检验检测标准。
量产组件的效率与稳定性需要协同提高。随着组件面积的放大,其光电转换效率明显降低。此外,部分钙钛矿组件的IV效率显著优于稳态效率,说明高效率电池及组件的稳定性尚存在差距。如何制备同时具有高效率和高稳定性的大面积钙钛矿组件,即“稳效协同”的量产组件,是各界普遍关注的问题,也是钙钛矿产业化的关键问题。