钙钛矿叠层电池知识整理汇总

钙钛矿太阳能电池（PSCs）是第三代高效薄膜电池的代表，凭借良好的吸光性、电荷传输速率、巨大的开发潜力，实现了高效率、高柔性、低成本，被誉为“光伏领域的新希望”。钙钛矿太阳能电池还可通过与晶硅电池叠层进一步提升光电转换效率，是未来产业化的重点发展方向。

钙钛矿-晶硅叠层电池具备高效率、低成本优势，理论极限效率有望达 43%以上。硅异质结电池在单晶硅电池高转换效率的基础上，有效降低了成本，是目前硅电池研究领域的主流方向。钙钛矿-硅异质结叠层电池能更加合理地利用全光谱范围内的光子，减少能量损失，是突破单结电池效率极限的重要方法，根据 ACS Publications，钙钛矿-硅异质结叠层太阳能电池的极限效率在 44%-45%，在单结钙钛矿太阳能电池 31%的基础上有显著提升。

图片来源：南开大学光电子薄膜器件与技术研究所

技术总结：

1）钙钛矿叠层电池：

叠层电池的设计原理是宽带隙顶部电池吸收高能量光子，窄带隙底部电池提高光子利用率 ，二者合作能突破单结电池的理论效率极限，打开转化效率天花板。效率突破单结极限，多种技术路径持续探索。

•从材料分类：

可分为钙钛矿/PERC、钙钛矿/TOPCon、钙钛矿/HJT、钙钛矿/CIGS与全钙钛矿电池等。钙钛矿晶硅叠层电池是现阶段晶硅电池的升级之选，其中钙钛矿/HJT电池或为更优解；而全钙钛矿电池无需晶硅材料，能实现有效降本，未来随着量产技术逐渐成熟，全钙钛矿叠层有望成为更优选择。

•从结构分类：

两端结构为两子电池串联，三端结构两子电池并联，四端机械堆叠结构两子电池并联，光学耦合。两端集成一体化结构要求两子电池电流相互匹配，产业选择集中于两端一体化结构，或因其所需透明导电层较少，制备成本低。

2）制备设备：

看好广泛PVD与先进ALD。

综合分析各公司公开专利，叠层电池生产流程相较于单结电池的增量在于中间层，ALD技术在其中缓冲层/致密层更占优；PVD技术覆盖大部分生产流程，价值量占比高。

3）叠层钙钛矿电池：

电池厂商厚积待薄发，产能规划持续萌芽。

目前钙钛矿叠层电池尚处于研发与试验阶段，已有企业宣布产能规划，钙钛矿晶硅叠层电池因基础晶硅技术成熟，产业进度快于钙钛矿/CIGS叠层电池与全钙钛矿叠层电池。

效率方面，小面积钙钛矿/晶硅叠层电池效率已超30%，期待大面积叠层电池效率突破。