钙钛矿电池比较优势明显

1.1 钙钛矿电池介绍

钙钛矿太阳能电池（PSCs）是利用钙钛矿型材料作为吸光层的新型化合物薄膜太阳能电池。钙钛矿是一类 自然产生的陶瓷氧化物，最早发现于钙钛矿石中的钛酸钙化合物中，并因此而得名。钙钛矿主要在碱性岩中 产生，偶尔也会出现在蚀变的辉石岩中，常与钛磁铁矿共生。2009 年，日本科学家首次选用有机－无机杂化 的钙钛矿材料，制备出全球第一个具有光电转换效率的钙钛矿太阳能电池器件。近年来，钙钛矿电池产业研 究持续发展。2023 年，钙钛矿材料入选工信部《前沿材料产业化重点发展指导目录（第一批）》。至 2025 年， 国内已实现钙钛矿电池平方米级组件量产，并在稳定性上大幅突破，使其稳态光电转换效率达到 27.32%， 钙钛矿-有机叠层电池效率突破 28%。

1.2 钙钛矿电池优势明显

钙钛矿太阳能电池优势明显。相较传统晶硅电池，钙钛矿电池具有低成本、高效率、轻量化、可弯曲、高效 的弱光特性等多重优势。

从成本角度观察，钙钛矿电池成本优势明显：1）钙钛矿电池组件可一体化生产，完整生产流程耗时 45 分钟，而晶硅组件需要四条不同产线生产，耗时三天以上；2）钙钛矿每瓦组件耗能仅约 0.23 千瓦时， 且碳排量相对较小，而晶硅电池每瓦组件耗能超 1 千瓦时；3）钙钛矿电池 1GW 产能投资金额仅 5 亿 元左右，而晶硅组件四个环节合计 1GW 产能投资金额达 10 亿元；4）钙钛矿电池达到 5-10GW 级别量 产后，成本可降至 0.5-0.6 元/W，而晶硅电池成本为 1.9-2.5 元/W。

从电池效率角度观察，钙钛矿电池具有更高效率潜力。当前晶硅电池的理论极限效率为 29.1%，而单结 钙钛矿电池的理论极限效率为 33%，钙钛矿叠层电池的理论极限效率甚至可以突破 40%，高效率潜力 明显。2024 年 6 月，隆基研发的商业化 M6 尺寸晶硅-钙钛矿叠层电池实现 30.1%的光电转换效率，创世界纪录。钙钛矿电池光电转化效率的优势使其可以显著降低发电成本（光电转换效率每提升一个百分 点，下游光伏电站可节约 5%以上的成本），并提升空间利用率，以更小的面积、更轻的质量输出更高的 电力。

钙钛矿电池具有可弯曲、轻量化的特性，具有高效的弱光特性。由于钙钛矿材料只需几百纳米厚的薄膜 就能有效吸收太阳光，远薄于传统的硅基电池，因此使用柔性材料作为支撑基底的钙钛矿电池具有可弯 曲、轻量化的特征（厚度为 1.6μm 的柔性钙钛矿薄膜电池重量仅为传统晶硅电池的 1%；其功率质量 比可达 55.8W/g，远超晶硅电池的 2W/g）。同时，钙钛矿电池具有优秀的弱光特性，在低光照条件下仍 能高效发电。

1.3 铷铯盐或成为钙钛矿电池产业化发展的关键要素

稳定性制约钙钛矿电池产业化发展，铷铯盐或成为钙钛矿量产的关键因子。由于铷铯具备优异的光电性能、 强化学活性、易离子化，两者可作为钙钛矿电池的 ABX3 结构中 A 离子的添加材料，显著提升电池的相关性 能。铷可以增加电荷载流子迁移率，提高器件效率并降低电流－电压滞后效应；铯可以降低钙钛矿层的缺陷 密度和电荷负荷率，提升电池效率及长期稳定性；两者协同作用可整合无机阳离子的优势，且混合使用时可 达到平衡性能的效果。

从学术研究端观察，2026 年初瑞士洛桑联邦理工学院在《自然通讯》与《科学》杂志上发布两项研究， 证实了通过铷离子修饰调控钙钛矿结构与界面，是提高钙钛矿太阳能电池效率与稳定性的有效途径之一。 第一项《自然通讯》上的研究中，瑞士洛桑联邦理工团队利用冠醚复合物将铷离子精确输送至钙钛矿薄 膜的晶畴边界，以此改善缺陷钝化与电荷传输。基于此钙钛矿薄膜制成的太阳能电池获得了 25.77%的 认证最高效率，并在连续 1300 小时光照测试后保持了 99.2%的初始效率，表现出优异的运行稳定性。 另一项《科学》上的研究中，团队通过晶格应变方法将铷离子掺入宽带隙钙钛矿中，以此抑制卤化物相 分离，从而提高了材料稳定性。基于该薄膜的太阳能电池实现了 20.65%的转换效率，其开路电压达到 理论极限的 93.5%，代表了宽带隙钙钛矿中较低的光电压损失。

从企业应用端观察，协鑫光电投产的钙钛矿产线便采用了中矿资源定制开发的低杂质铷盐（钠、钾含量 低于 5ppm）和碘化铯，以提升电池稳定性和光电转换效率。双方已签订了三年以上的长协协议，铷铯 盐已在钙钛矿电池应用中得到了长期、稳定的材料认证。此外，纤纳光电的钙钛矿组件在 2025 年量产 时，亦引入了中矿资源的溴化铯，优化了钙钛矿-硅叠层界面的电荷传输效率。

钙钛矿电池较传统晶硅电池具有低成本、高效率、轻量化、可弯曲、高效的弱光特性等多重优势，目前 制约其量产化发展的主要因素在于稳定性不足。晶硅电池使用寿命普遍可达 20 年以上，而钙钛矿电池 目前的实际稳定寿命仅为 3—5 年，且使用期间效率衰减较快。考虑到铷铯盐的添加或可提升钙钛矿电 池稳定性，随着行业研究以及应用实验的拓展验证，铷铯盐的添加或对钙钛矿电池产业化发展起到关键 作用。

钙钛矿电池光伏市场渗透率或持续攀升

2.1 钙钛矿电池应用场景广阔