钙钛矿行业深度报告（63页）

行业报告下载 2023年02月28日 08:13 管理员

钙钛矿材料光电损失小。钙钛矿材料具备长的载流子扩散长度、浅的缺陷能级，因而载流子复合率低，寿命可高达几微秒到几十微秒，光电损失较小。单结效率上限可达30%以上。根据Shockley-Queisser极限，单结太阳能电池吸光材料的禁带宽度在1.34eV 时，其理论光电转换效率可达最高的33.7%，典型的甲胺铅碘(CH3NH3PbI3)钙钛矿带隙为1.55eV，接近最优带隙，单结效率上限可达30%以上。目前钙钛矿最高单结效率已达到25.7%。钙钛矿材料带隙可调节。带隙是半导体可以吸收的最低能量，半导体无法吸收能量小于带隙的光子，能从光子获得的能量也不会超过带隙能量，钙钛矿材料带隙可调节，与晶硅材料或者和经过人工调整的钙钛矿材料叠层后，就可以覆盖大范围带隙，因而能够吸收不同波长的光。与晶硅叠层，理论效率超过43%。采用1.12eV带隙的晶硅电池与1.73eV钙钛矿电池串联，可以保证太阳光谱照射的最佳分布吸收，全谱匹配两结叠层电池的效率理论极限可超过43%，即便使用典型钙钛矿甲胺铅碘(带隙1.55eV)作为顶部电池时理论最大效率也能达到33%。

产能投资：钙钛矿组件目前产能投资略低于晶硅组件，未来仍有下降空间。钙钛矿组件生产流程简单，可在45 分钟内将化工原料、玻璃、靶材、胶膜在单一工厂加工为组件，目前GW级别晶硅组件产能投资需要7.5亿元，钙钛矿组件投资需5-7亿元，略低于晶硅。考虑到目前钙钛矿电池处于起步阶段，晶硅电池产业链已经成熟，预计未来钙钛矿组件产能投资大幅小于晶硅组件。组件成本：钙钛矿材料制备所需原材料储量丰富、价格低廉，且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。钙钛矿光吸收系数高，弱光效应好。由于光吸收系数倒数的物理意义是，当光强衰减到入射光强度的1/e时，光所经过样品的厚度，所以光吸收系数越高，同等材料厚度下所需光照少。晶硅电池在可见光范围吸收系数不到104 cm-1，钙钛矿材料厚度仅百纳米时，吸收系数就可以达到105 cm-1，光系数高，捕光能力强，具备较好弱光效应。钙钛矿带隙高，弱光效应好。在弱光下，电池带隙接近2eV时，理论最高效率可达52%，晶硅电池带隙1.1eV，远小于2eV，钙钛矿电池带隙1.55-1.7eV，接近2eV，在阴雨天气和日出日落等弱光场景，能够维持较高电池效率，保持稳定运转。

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