相较于传统的硅基光伏电池，有机太阳能电池相对更薄、更易于制造，但与此同时它的效率较低，因此发展受限。 不过近期，荷兰格罗宁根大学（University of Groningen）的应用物理学家制造出了一种效率超过17%的有机太阳能电池，这是目前此类电池效率的最高水平。 据悉，它的优点是使用了一种不寻常的设备结构，该结构是使用可扩展技术生成的。该设计涉及通过原子层沉积生长的氧化锡导电层。科学家们还有一些想法可以进一步提高电池的效率和稳定性。最新研究成果已于近期发表在了《先进材料》杂志。 稳定性 格罗宁根大学泽尼克高级材料研究所光物理和光电子组的博士生David Garcia Romero说：“在大多数有机太阳能电池中，电子传输层是由氧化锌制成的，氧化锌是一种高度透明和导电的材料，位于活性层下方”。 而在上述最新研究中，该团队研究了使用氧化锡作为传输层的想法，他解释说，氧化锌比氧化锡更具光活性，因此氧化锡应该会带来更高的器件稳定性。 虽然在之前的研究中，氧化锡已经显示出了令人鼓舞的结果，但此前一直没有找到将其培养成有机太阳能电池合适传输层的方法。 Romero指出，“我们使用了原子层沉积技术，这种技术在有机光伏领域已经很长时间没有使用了。然而，它也有一些重要的优势。这种方法可以生产出高质量的层，并且可以扩展到工业过程中，例如卷对卷加工。” 可扩展 研究人员表示，采用原子层沉积法制备的氧化锡有机太阳能电池表现出了良好的性能——效率达17.26%，刷新了历史记录。与此同时，其填充因子也高达79%，这是衡量太阳能电池质量的一个重要参数，这一数值与此类结构的记录值一致。 此外，研究人员还称，可以通过改变材料沉积的温度来调整氧化锡层的光学和结构特性。例如，在140摄氏度沉积的传输层的电池中达到了最大的功率转换。同样的结果在两种不同的有源层上得到了证明，这意味着氧化锡以一种通用的方式提高了效率。 Romero表示，“我们的目标是进一步提高有机太阳能电池的效率，并采用可扩展的方法。我们还没有优化其他层。因此，我们需要进一步推动我们的结构。”

今年以来，钙钛矿成为光伏新兴的焦点领域。实验室方面，脉络能源等多家初创企业陆续发布转化效率的新纪录；上市公司方面，传统光伏企业以协鑫科技（3800.HK）为首，推动钙钛矿逐步商业化；但更加吸引目光的则是跨界者，奥联电子（300585.SZ）、科恒股份（300340.SZ）等均在切入钙钛矿赛道后股价飞涨，迎来监管关注以及投资者热议。 从业内人士了解到，从发展空间来看，钙钛矿电池在提高转换与生产效率、降低投资与产能成本领域，具有晶硅电池无法比拟的优势；但是，目前短板也不容忽视，产品稳定性不足，工艺突破比较难，因此，距离完全实现产业化规模化还有很长的路，短期之内也很难撼动晶硅电池的市场地位。 实验室效率纪录集中刷新 记者注意到，2月以来，各类规格的钙钛矿电池的实验室转化效率频繁被刷新，不断创下新高。 2月15日，广东脉络能源科技有限公司宣布，经国家光伏产业计量测试中心认证，研发的钙钛矿室内光伏电池光电转换效率在1000lux U30光源照射下达到44.72%，为当前世界最高值。 脉络能源表示，这是继2022年获得大面积柔性钙钛矿室内光伏组件孔径面积效率29.69%、刚性室内光伏组件34.94%（有效面积效率36%）的世界最高认证效率之后的又一突破。 公司官网显示，脉络能源于去年11月完成数千万元天使轮融资。目前公司正在进行100MW大面积钙钛矿光伏组件生产线设计，并计划在年底完成生产线建设。 除了脉络能源，近期陆续有多家初创企业发布了钙钛矿电池效率纪录。 2月14日，深圳无限光能技术有限公司宣布，自主研发的100.53mm^钙钛矿电池最高光电转换效率达到24.67%。公司称，100.53mm^是从实验室小面积电池到商业化大面积电池一个重要的临界点，该面积效率的突破对大面积电池效率提升有着至关重要的作用。 2月6日，北京曜能科技有限公司宣布，自主研发的25cm^大面积钙钛矿/晶硅两电极叠层电池器件稳态效率达到29.57%，为目前报道的大面积叠层电池最高效率。公司称，25cm^电池器件是验证工业级规格电池工艺可行性的重要节点。 随着转化效率的天花板不断被打破，钙钛矿产业化进程加速，产业端已有企业开始布局。根据统计，在建及已建产能超 1GW，规划产能超过 26GW。 传统光伏龙头方面，今年 1 月，协鑫科技旗下昆山协鑫光电材料有限公司获得了由中国质量认证中心(CQC)颁发的钙钛矿组件 BIPV 光伏玻璃3C 认证证书，迈出了开拓国内建筑光伏市场的重要一步。据银河证券测算，单 GW 电池产能建设投资保守按 5 亿元，对应设备价值量 3-4 亿元。 此外，协鑫光电还于2021年9月建成全球首条100MW钙钛矿量产线，预计2024年建成GW级别产线。 隆众资讯分析师杨雯婷向记者表示，光伏产业技术不断革新迭代的最主要驱动力就来自于提升光电转换效率。因为这一效率直接关系着电站发电量，而转化效率高的电站发电量就高，电站的投资收益率也就更高。 “短期来看，N型电池正在逐渐取代P型电池，成为下一阶段光伏电池领域的主流。但从长期来看，随着钙钛矿电池的技术不断突破，或将会成为光伏电池技术革新的新方向。”杨雯婷称。 热门概念公司回复关注函 相比光伏行业其他领域，投资钙钛矿的显著特征是，跨界企业更多，势头上大有盖过传统光伏企业的趋势。 有光伏业内人士表示，钙钛矿电池尚处于一片蓝海，但是哪家公司能主导未来的技术路线，依然有极大的不确定性，因此不少关注光伏产业机会的公司，寄希望于能够抢先开发钙钛矿市场，从而实现弯道超车。 而钙钛矿电池效率不断刷新，加上产业化加速落地，这无疑成为A股市场的催化剂。 从汽车零部件行业切入钙钛矿赛道的奥联电子，2023年以来股价涨幅近100%，公司也因此收到了深交所关注函。 奥联电子回复表示，钙钛矿行业还处于从0到1的产业化前期，具有较高的资金壁垒和技术壁垒。资金壁垒方面，钙钛矿设备投资额较高，主要是因为钙钛矿设备仍处于探索期，以定制化需求为主，设备金额较高。技术壁垒方面，材料体系和技术路线尚未定型。 奥联电子称，公司核心竞争力体现在单个设备的自主设计能力、整套产线设备的集成能力等方面，产线中单个设备通过自主研发设计并委托国内通用设备厂商生产获得，公司的整体产线成套设备成本控制能力较强、成本较低。 深交所在此前的关注函中要求奥联电子结合钙钛矿太阳能电池行业的周期变化、市场环境、市场容量、主要市场份额分布等情况说明上述规划产能的设计依据、合理性及销售可实现性，以及上述产线的具体规划内容及建设计划、预计完全达产时间等情况。 在回复中，奥联电子表示，目前而言，钙钛矿电池处于行业形成期，公司认为距离行业成长期仍有3~5年时间，未来受益于光伏行业的高速成长，钙钛矿太阳能电池行业有望保持较快增长。公司引用了中商产业研究院的测算，预计2030年新增钙钛矿产能将达161GW。 还有部分上市公司因涉钙钛矿业务出现股价异动，并因此作出澄清。 科恒股份主要经营新材料领域，根据公司业绩预告，预计2022年度归母净利润亏损3.9亿元至4.亿元。但涉及钙钛矿概念后，公司2月以来股票涨幅超过70%。 2月13日，科恒股份发布股价异动公告称，公司接到的用于钙钛矿型的平板涂布设备尚处于前期技术验证阶段，后续尚需进一步技术验证，在效果验证方面，存在有效性或不达预期的风险，后续能否获得客户认可具有不确定性，未来产生的经济效益和对公司业绩的影响存在不确定性。 此外，互动平台上投资者对钙钛矿的关注度显著提升，仅在最近两日内，多家公司在互动平台密集透露钙钛矿设备动向。 利元亨表示，公司积极发展光伏设备业务，目前已与光伏头部企业建立合作关系，其中钙钛矿激光类设备已在客户验证中；京山轻机表示，公司在钙钛矿镀膜设备布局了三个技术方向，主要是溅射式设备、蒸镀设备、ALD设备；帝尔激光表示，一直保有钙钛矿激光技术储备，2022年已有钙钛矿工艺设备订单交付。 规模化产业化尚处于初期 国盛证券指出，钙钛矿单节、叠层均有很高理论转换效率，属于光伏电池“明日之星”。此外，钙钛矿电池具有投资成本低、产能成本低、降本空间大、生产效率高，竞争优势足等优点。 据悉，在功率大型化发展趋势以及硅料限制下，光伏电池发展只有提高转换效率这条路径，而晶硅电池的转换效率逼近材料理论极限效率29.4%，单结钙钛矿电池理论最高转换效率达31%，多结钙钛矿电池理论最高转换效率达45%，转换效率远高于晶硅电池。 当然，钙钛矿电池的短板也不容忽视。隆众资讯分析师方文正向记者表示，从一些试用反馈来看，产品的稳定性是当前最受诟病的问题。 “现在产品的稳定性稍微差点，钙钛矿可能容易分解，化学成分、材料不稳定，分解之后就不能发电了，可能会存在这样的问题。所以这方面还是要去克服。” 方文正称。 业内人士指出，我国晶硅电池产能在300GW左右，钙钛矿电池即使量产顺利，短期之内也很难撼动晶硅电池的市场地位。方文正认为，接下来多种光伏电池技术可能会并存很长时间。 方文正介绍：“现在钙钛矿电池还是处于在一个正在不断实践、改良技术的阶段。根据市场来看，钙钛矿和传统的晶硅材料的电池做叠层比较合适，就是属于一种辅助，两种电池共存的可能性会比较大。” 光伏资深人士祁海珅向记者表示，光伏行业的技术升级迭代更新比较快，也存在着不同技术路线问题，目前钙钛矿电池的稳定性、大尺寸等问题有待攻关，钙钛矿技术更多的还是做新型电池叠层工艺，单纯的钙钛矿电池产业化之路也是处于萌芽状态。 “钙钛矿电池虽然投资成本低、转换效率潜力也高，但是其衰减快、寿命短、难以实现大尺寸等一系列问题都需要不断的解决和提升，才能具有大范围商业化推广的条件。”祁海珅称。 其认为，尽管基于全球钙钛矿技术的科研人员比较多，一是学术研究发展的需要，二是技术起步比较容易、工艺突破比较难，但完全实现产业化规模化发展还是有很长的路要走，“目前阶段的钙钛矿电池技术更多的是给晶硅电池技术的赋能，增加钙钛矿技术的HJT异质结叠层电池应该是技术融合的最佳突破路径。”

近期，德国柏林亥姆霍兹中心（HZB）领导的科学家为钙钛矿材料开发了一种添加剂，该添加剂可以起到“缓冲”的作用，保护脆弱的钙钛矿晶体免受温度变化带来的压力。 钙钛矿半导体有望成为高效、低成本的太阳能电池，但作为半有机材料，钙钛矿太阳能电池对温差敏感，在正常的户外使用中会很快导致衰减、损坏。因此，这一领域的科学家们都不断致力于寻找提高稳定性的新方法。 HZB一个大型研究团队的负责人Antonio Abate教授解释说，“阳光可以将光伏电池内部加热到80℃；没有光照后电池立即冷却到环境温度。这会在钙钛矿薄层中引发巨大的机械应力，产生一些缺陷甚至局部相变，严重影响钙钛矿材料薄膜的质量。” 据报道，此次HZB的科学家们在钙钛矿电池稳定性研究中取得了“里程碑式进展”。他们发现，在前体钙钛矿溶液中添加偶极聚合物材料有助于晶体结构的稳定，并能使电池效率远高于24%，在-60至+80℃进行100次热循环试验后性能几乎不会下降。 Abate的团队和许多国际合作伙伴一起研究了不同钙钛矿太阳能电池结构，寻找如何显著提高稳定性的化学变化。经他们研究发现，p-i-n架构的钙钛矿薄膜通常效率比更常用的n-i-p架构更好。最新研究成果已于近期发表在了《科学》杂志上。 不仅如此，该小组还发现，与一种被称为b-pV2F（全名b-poly(1,1-二氟乙烯)）的聚合物化合物合作，可以进一步提高p-i-n太阳能电池的稳定性。 Abate解释说，“这种聚合物似乎包裹在薄膜中的单个钙钛矿微晶体上，就像一个软壳，可以帮助缓冲热机械应力。” 经测试，尺寸为18平方毫米的电池的最大效率为24.6%，而较大的1平方厘米器件的效率为23.1%。这些电池在80摄氏度到-60摄氏度之间经历了100多次温度循环，以及1000小时的持续照明。HZB表示，这大约相当于在户外使用一年。 此外，在25℃的模拟阳光照射1000小时后，这些电池保留了96%的初始性能，在75℃下进行测试时保留了88%。除了缓冲效应外，添加剂还显示出通过影响载流子的运输来提高电池的效率，使该小组创造了p-i-n器件效率记录。 未来，HZB将致力于进一步降低随着时间的推移而损失的性能，使其达到商业设备所需的水平。