近日，科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案（2022—2030年）》，提出到2025年实现重点行业和领域低碳关键核心技术的重大突破，高效稳定钙钛矿电池等技术被“点名”。记者采访多家企业获悉，钙钛矿电池作为一种新技术路线，相比传统晶硅电池在发电效率、成本控制、使用场景等多个方面具有潜在优势，但国内钙钛矿电池产业尚处于起步阶段，技术、设备、工艺等均需时间走向成熟。
一张A4纸大小的柔性钙钛矿电池，在灯光的照射下就能给手机进行超级快充，记者在大正（江苏）微纳科技有限公司获悉，钙钛矿电池优异的特性，令其应用前景非常广阔。
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“相比二、三十公斤重一块的晶硅光伏组件，我们的柔性钙钛矿电池轻薄许多，具有极高的单位质量输出功率，且不怕弯折、可塑性强，可应用在建筑外墙、汽车车顶等多个新场景。”该公司执行董事马晨表示，去年分布式光伏新增装机量已经超过了集中式光伏，柔性钙钛矿电池可在分布式光伏领域大展拳脚。
不单单是具备新兴市场的开拓潜力，钙钛矿电池在成本、效率等方面的潜在优势，也令一些企业看好它对传统晶硅电池实现升级替代。
“生产晶硅电池需要1700摄氏度以上的高温，钙钛矿电池从头到尾最高温度不会超过150摄氏度，在能耗上具有优势，且钙钛矿的原材料相对易得，比当前的硅料便宜许多。”协鑫光电董事长范斌说，生产钙钛矿组件单瓦能耗只有晶硅组件的1/10，如果以20%的转换效率计算，钙钛矿组件单瓦总成本约为5到6毛钱，是晶硅极限成本的一半。目前，协鑫100MW钙钛矿光伏组件量产线已在昆山开始试生产，目标市场定位在主流通用光伏组件领域。
除了协鑫光电，基于对钙钛矿电池的未来预期，隆基绿能、通威股份、宁德时代等龙头企业均已布局该赛道。印度调查公司Astute Analytica预测称，钙钛矿电池的世界市场将自2022年起，以年均29%左右的速度增长，到2027年将达到20亿美元以上。
尽管前景向好，但钙钛矿电池的发展依旧面临诸多挑战。相关技术的研发就是其中重要一环。
自2009年由日本桐荫横滨大学特任教授宫坂力发明钙钛矿太阳能电池以来，钙钛矿的发展历程走过了10余年，原料配比、电池结构等都在不断优化。目前单结钙钛矿电池理论最高转换效率达31%，多结理论效率超过50%，远高于晶硅的29.4%。但这都属于实验室数据，国内已经小规模生产的钙钛矿电池产品转换效率大多不超过18%，低于市面上主流晶硅产品23%的转换效率，且多位受访者表示，这种情况在未来3-5年都难以改变。这意味着短期内钙钛矿电池的投资回报率低于传统晶硅电池，对标现有晶硅电池市场的硬质钙钛矿电池还不具备竞争优势，而具备新应用场景开发潜质的柔性钙钛矿电池则需要较长时间、较大成本进行市场培育。
“钙钛矿电池作为一种全新技术路线，需要整个产业体系的全方位跟进，钙钛矿电池转换效率提升的过程，也是供应链成熟的过程。”范斌说，协鑫的100MW产线由于缺乏可借鉴的对象，是在不断摸索中完成的，其中最为关键的结晶环节所需设备属于公司自研生产，国内外皆没有替代产品。公司已累计申请专利106项，主要涉及钙钛矿电池的量产技术。目前协鑫生产的1米乘2米钙钛矿电池转换效率达到16%，计划到明年提升到18%。
与此同时，生产工艺的探索也是不少企业聚焦的关键。浙商证券研报显示，溶液旋涂法是实验室制备钙钛矿电池的常用方法，但在覆盖率、平整度等方面，无法满足大规模、工业化生产的要求，相关制备方法还有待突破。
马晨告诉记者，为适应柔性钙钛矿电池特性，该公司采取了四道狭缝涂布制造工艺，但在实现这项工艺的过程中，起初同样遇到了无合适设备可用的挑战。“市场上已有的涂布设备主要针对锂电池，而钙钛矿电池加工所需的涂布设备精度需要再高出2-3个量级。”最终，大正微纳也采取了自研设备的办法突破现有瓶颈，生产出的涂布设备不仅企业自用，也获得通威股份、宁德时代等龙头企业的订单。
值得注意的是，当前国内钙钛矿电池产线规模在“MW级”，与动辄“GW级”的晶硅产线相比差异极大，即便能在短期内完成工艺定型，仍然需要较长时间的产能爬坡方可形成规模，进一步释放其成本优势。多位业内人士告诉记者，钙钛矿电池目前市场关注度高，发展迅速，但存在炒作因素。一些已经布局的产线，尚需时间来提升、验证其良率、生产效率等关键指标，一些已经获得订单的产品，也需要经受市场的检验。在TOPCon（隧穿氧化钝化电池）、HJT（异质结）等新型晶硅电池组件产能逐渐释放的当下，市场对钙钛矿电池更需要提高警惕，避免盲目跟风。
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