钙钛矿层之所以能用于叠层电池,正是因为它透明且能吸光——只需在常规晶硅组件的玻璃上涂敷钙钛矿层,外层吸收高能光子、内层晶硅吸收低能光子,从而实现更宽光谱的利用。然而,从实验室走向量产,这一技术仍面临材料稳定性、大面积均匀性、叠层封装良率三大不确定性风险,这也是当前行业产能规划远大于在建产能、各家仍处于探索阶段的核心原因。

材料稳定性与长期衰减

钙钛矿材料的稳定性是量产最突出的挑战。与已经过数十年验证的晶硅不同,钙钛矿层对湿热、光照等环境因素更为敏感,其长期运行中的衰减行为尚未经过大规模电站的充分验证。此外,钙钛矿材料本身含铅,在组件生产、使用及回收环节的毒性管控,也是产业化必须解决的合规与安全课题。由于目前行业尚无大批量量产线,钙钛矿组件在户外真实工况下的寿命表现,仍需依赖后续规模化实证数据来确认。

大面积成膜与均匀性控制

钙钛矿电池的转化效率在实验室小尺寸下表现出色,但尺寸放大后效率下降是这一技术的固有短板。叠层电池需要在晶硅底电池之上均匀涂敷透明的钙钛矿层,任何厚度不均或缺陷都会直接影响整体电流匹配与转换效率。目前已有企业在推进大面积钙钛矿层的均匀制备,例如华晟新能源已实现 M6 尺寸大面积钙钛矿层的均匀制备,但整体来看,行业在建产能与规划产能之间存在明显差距,大面积量产工艺的成熟度仍是关键瓶颈。

叠层工艺与良率损耗

在晶硅上增添钙钛矿的叠层工艺,难度高于单纯制作钙钛矿电池。叠层结构涉及透明导电层、空穴传输层等多层材料的精密匹配,各层之间的界面质量直接决定器件性能与良率。值得注意的是,钙钛矿电池属于一体化结构——组件制作完成即电池完成,因此其公布的效率多为组件端效率,而晶硅路线通常公布的是电池端效率、需扣除封装损耗,两者对比时口径并不一致。叠层电池的封装、互联与良率控制,目前仍是产业化进程中需要持续攻关的环节。

常见问题

叠层电池量产目前处于什么阶段?

整体处于中试向量产过渡的早期阶段。行业在建产能大于 1GW、规划产能大于 27GW(截至 2022 年 8 月不完全统计),说明多数企业仍在探索验证,尚未大规模下注。叠层产线以中试为主,体量普遍不大。

哪些企业布局了钙钛矿叠层电池?

布局方向呈现多元化:隆基股份、华晟新能源布局钙钛矿/HJT 叠层,中来股份、晶科能源布局钙钛矿/TOPCon 叠层,黑晶光电则采用钙钛矿/PERC 叠层路线。此外还有全钙钛矿叠层、铜铟镓硒钙钛矿叠层等多种技术路径并行探索。

钙钛矿叠层电池的效率表现如何?

各企业公布的叠层电池效率多为实验室或中试数据,例如晶科能源参与制备的单片钙钛矿/TOPCon 叠层器件效率达 27.6%,黑晶光电的钙钛矿/PERC 叠层电池在标准太阳光谱下达到 26.1%。需要留意的是,这些数据多为特定条件下的测试结果,量产端的实际效率与良率仍需规模化产线验证。