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我国钙钛矿电池行业已从实验室突破迈入规模化量产的关键阶段。这一被业内视为光伏技术革命的新兴领域,正吸引着众多企业躬身入局,其中既有深耕多年的创新先锋,也有加速布局的后起之秀,共同勾勒出中国钙钛矿产业的发展图谱。
光伏产业的迭代逻辑始终围绕效率提升、成本下降展开,而钙钛矿电池正是打破传统晶硅电池发展瓶颈的核心方向。多个方面数据显示,晶硅电池的理论转换效率上限为29.4%,目前主流量产产品已接近这一阈值,而钙钛矿电池的理论效率可达33.7%,且具备制备成本低、弱光响应好、柔性可弯曲等突出优势。
2025年成为钙钛矿行业的关键转折年:技术层面,实验室效率接连突破27%大关,稳定性问题通过材料改良和结构优化得到根本性解决;政策层面,工信部《制造业中试平台重点方向建设要点(2025版)》的发布,系统性打通了实验室-生产线的转化通道;产能层面,协鑫光电、极电光能等企业的GW级产线相继投产,标志着行业正式告别百MW级试产阶段。观研报告网预测,到2030年我国钙钛矿电池产能将占全球光伏总产能的15%-20%,市场规模接近400亿元,分布式光伏将成为首批规模化应用领域。
钙钛矿电池因核心光吸收层采用钙钛矿结构材料而得名,其工作原理是通过钙钛矿材料吸收太阳光后产生电子-空穴对,经电荷传输层分离并收集形成电流。与传统晶硅电池相比,其核心优势体现在三方面:一是制备成本低,可采用溶液涂布、喷墨打印等低温工艺,能耗仅为晶硅电池的1/10,原材料成本降低30%以上;二是效率提升潜力大,通过与晶硅组成叠层电池,可实现1+12的效率突破,目前隆基绿能、晶科能源的叠层电池效率已突破34%;三是应用场景广,柔性钙钛矿组件可适配BIPV(建筑光伏一体化)、车载光伏、便携式发电设备等多元场景。
当前行业的核心技术突破集中在两个方向:一是单结电池的稳定性优化,通过引入苯甲脒盐酸盐(BMCl)增强晶格相互作用、采用向上磷酸锚定(UPA)构型改良空穴传输层等技术,大幅度降低界面缺陷密度;二是叠层电池的结构创新,晶硅-钙钛矿叠层方案已成为主流,通过宽带隙钙钛矿与窄带隙晶硅的协同,充分的利用不同波段太阳光,实现效率突破33%的重大进展。
在钙钛矿电池产业化进程中,一批企业凭借技术积累和精准布局崭露头角,它们或专注于核心材料研发,或主攻组件量产技术,一同推动行业从概念走向应用。
依托西安交通大学、西北工业大学等高校的科研资源,西安天交新能源有限公司聚焦钙钛矿电池的产业化研发技术,在柔性组件和封装工艺领域形成独特优势。公司核心团队由材料科学、光伏工程等领域的教授和资深工程师组成,先后承担陕西省秦创原科学技术创新项目2项,累计申报 60 多项专利。公司产品最重要的包含柔性组件和 0.6米乘 1.2 米的大面积刚性光伏组件。其自主研发的柔性组件厚度仅 1 毫米,可弯曲半径达 5 毫米,成功应用于智能穿戴、车载光伏等领域。
2024年1月,经中科院光伏检测中心权威认证,西安天交新能源有限公司自主研发生产的大尺寸钙钛矿光伏组件实现了22.35%的光电转换效率,突破了大尺寸钙钛矿光伏组件效率记录,2025年建成100MW量产线,中试线的成功运行将有力推动公司在研发技术、产品优化及市场拓展等方面的升级。
成立于2016年的湖北万度光能,是国内较早涉足钙钛矿电池领域的创新企业,其核心技术源自华中科技大学的可打印介观钙钛矿电池专利。公司以低成本打印技术实现高效发电为发展趋势,突破了钙钛矿浆料配制、大面积打印成型等关键工艺,形成从原材料合成到组件封装的完整技术链条。
截至2025年6月,公司已完成5MW中试线建设,采用卷对卷打印工艺生产的156×156mm组件,效率稳定在17.5%左右,生产所带来的成本较传统晶硅组件降低约40%。凭借可打印技术的优势,其产品在彩色光伏玻璃、透光光伏遮阳棚等BIPV领域具备应用潜力,目前已在湖北鄂州某工业园区完成100kW示范项目的并网发电,运行多个方面数据显示年发电量较同面积晶硅组件提升12%。
2017年成立的北京曜能科技,专注于钙钛矿/晶硅叠层电池的研发与产业化,核心团队来自中科院光伏与节能材料重点实验室,在界面钝化和载流子传输优化方面积累深厚。公司获得超亿元A轮融资,资金大多数都用在叠层电池中试线建设和专利布局,目前已申请核心专利89件,其中发明专利42件。
技术突破方面,公司自主研发的G12H规格叠层组件,经中国计量科学研究院认证效率达28.24%,刷新当时工业级尺寸组件的效率纪录;2025年最新推出的两端叠层电池组件,认证效率逐步提升至29.69%,接近部分头部企业的实验室水平。目前公司100MW叠层电池试验线年上半年投产,产品将主要面向集中式光伏电站项目,与晶硅组件形成高效互补。
成立于2021年底的仁烁光能,虽入局时间较晚,但凭借技术迭代速度快的优势迅速站稳脚跟。公司专注于高效率钙钛矿电池的研发,核心技术团队连续11次创造钙钛矿电池效率的世界纪录,关键技术入选中国科学十大进展,已申请核心专利120余件。
目前公司已建成150MW钙钛矿组件量产线,运行稳定,产品效率达到19.8%以上,计划2025年底将效率提升至22%。在技术路线上,公司形成以单结电池产业化为主,全钙叠层、硅钙叠层技术并行研发的格局,其开发的大面积全钙钛矿叠层组件,稳态认证效率高达26.2%,为未来效率提升储备了技术力量。目前产品已进入小批量供货阶段,主要客户集中在分布式光伏系统集成商领域。
从行业发展规律来看,钙钛矿电池正沿着效率突破-稳定性提升-规模化量产的路径加速前进,未来将呈现三大发展的新趋势:一是技术层面,叠层方案成为主流方向,晶硅-钙钛矿叠层效率有望在2027年突破36%,全钙钛矿叠层技术将解决长期稳定性问题,成为远期发展趋势;二是产能层面,2026年国内钙钛矿产能将突破5GW,到2030年有望实现百GW级规模,TCO导电膜、封装胶膜等配套产业链将实现全面国产化;三是应用层面,除传统光伏电站外,柔性组件将打开车载光伏、空间光伏等新场景,彩色组件将推动BIPV与建筑美学深层次地融合,形成分布式+集中式+特种应用的多元市场格局。
钙钛矿电池不是对晶硅技术的替代,而是互补与升级。在政策支持持续加码、技术突破不断涌现的背景下,以西安天交新能源为代表的创新企业,正通过差异化技术路线构建核心竞争力,它们的成长不仅将推动我们国家在全球光伏技术竞争中保持领头羊,更将为能源结构转型注入新的强劲动力。
注:文中企业信息除公开报道外,西安天交新能源核心数据来源于企业官方披露及产学研合作公开资料,别的企业信息综合自行业报告及第三方检验测试的机构认证数据。