2022年中国钙钛矿电池产业链梳理及市场空间测算分析报告（38页）.pdf

1、2022 年深度行业分析研究报告 UY8VoWaXeZnYoOrRtR7N8Q8OnPnNnPnPkPnNzQfQnPqP6MrRyRvPmQsRvPqQnR目目 录录一、钙钛矿电池介绍：新型化合物薄膜太阳能电池一、钙钛矿电池介绍：新型化合物薄膜太阳能电池二、钙钛矿电池产业链分析：基于学术端和产业端视角三、钙钛矿电池市场空间测算：BIPV和CIPV四、钙钛矿电池产业化推进现状及受益个股341.11.1钙钛矿电池钙钛矿电池:新型化合物薄膜太阳能电池新型化合物薄膜太阳能电池钙钛矿电池介绍钙钛矿电池介绍 钙钛矿电池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。钙钛矿电池是利用钙钛矿型材料作

2、为吸光层的新型化合物薄膜太阳能电池。图表图表1 1：太阳能电池分类太阳能电池分类来源：前瞻产业研究院，中泰证券研究所5图表图表2 2：钙钛矿材料晶体结构钙钛矿材料晶体结构图表图表3 3：钙钛矿结构中钙钛矿结构中A A位位B B位位X X位均可迭代替换位均可迭代替换来源：物理学报，中泰证券研究所来源：Hybrid Perovskites;New Opportunities beyond Oxides，中泰证券研究所1.11.1钙钛矿电池钙钛矿电池:新型化合物薄膜太阳能电池新型化合物薄膜太阳能电池 钙钛矿材料是钙钛矿太阳能电池的核心。钙钛矿材料是钙钛矿太阳能电池的核心。钙钛矿晶体为ABX3 结构，

3、一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中，A离子位于立方晶胞中心，被12个X离子包围成配位立方八面体；B离子位于立方晶胞角顶，被6个X 离子包围成配位八面体。A离子和X离子半径相近，共同构成立方密堆积。钙钛矿层材质种类较多且成本低廉。钙钛矿层材质种类较多且成本低廉。ABX3结构的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替换，可选的材质种类众多。量产中钙钛矿层材料多采用有机无机杂化化合物，且厚度非常薄（0.1-0.5um)，相比晶硅电池（130-170um）耗材更少且成本低廉。钙钛矿电池介绍钙钛矿电池介绍61.21.2钙钛矿电池发展历程及发电原理钙钛矿电池发展历程及发电原理钙钛矿电池介绍钙钛矿电池介

4、绍钙钛矿太阳电池是由染料敏化电池演化而来钙钛矿太阳电池是由染料敏化电池演化而来。第一块钙钛矿太阳电池诞生于2009年，实现了3.8%的效率。但该电池存在严重缺陷：液态电解质会溶解或者分解钙钛矿敏化材料，使电池失效。2012年固态空穴传输材料（Spiro-MeOTAD）被引入到钙钛矿电池中，第一块全固态钙钛矿太阳电池面世，其电池效率达到9.7%。固态空穴传输材料的引入初步解决了液态电解质钙钛矿电池不稳定与难封装的问题。自此以后钙钛矿电池的研究都转向固态钙钛矿电池，钙钛矿电池的效率也得到长足发展。图表图表4 4：钙钛矿电池演化路径钙钛矿电池演化路径来源：Youtube,中泰证券研究所71.21.2

5、钙钛矿电池发展历程及发电原理钙钛矿电池发展历程及发电原理 单结钙钛矿型太阳能电池目前最高效率为单结钙钛矿型太阳能电池目前最高效率为25.7%，并且还有增长的趋势。，并且还有增长的趋势。单结钙钛矿电池是指结构简单的非叠加电池。钙钛矿电池转换效率受到肖克利-奎瑟极限的限制，其单结极限效率为31%。钙钛矿电池自2009年第一次面世到如今，其效率提升速度是所有光伏技术中最快的。钙钛矿电池仅用10年时间就取得了其它光伏电池几十年才实现的成就。图表图表5 5：光伏电池最高效率演化（单结）光伏电池最高效率演化（单结）图表图表6 6：钙钛矿电池效率发展历程钙钛矿电池效率发展历程来源：NREL，中泰研究所来源：

6、Nature Reviews Materials，中泰证券研究所钙钛矿电池介绍钙钛矿电池介绍81.21.2钙钛矿电池发展历程及发电原理钙钛矿电池发展历程及发电原理 钙钛矿电池发电原理：钙钛矿电池发电原理：当光照在钙钛矿材料上，太阳光强度大于其禁带宽度时，钙钛矿吸收光子产生电子空穴对。电子通过电子传输层(ETL)最后被TCO收集；空穴通过空穴传输层(HTL)最后被电极收集。最后将TCO与电极连接成电路，宏观上产生光电流。图表图表7 7：钙钛矿电池发电示意图（正式钙钛矿电池发电示意图（正式/反反式）式）图表图表8 8：钙钛矿电池发电原理钙钛矿电池发电原理(正式）正式）来源：Youtube，中泰证券