钙钛矿电池
产品定义：
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，属于第三代太阳能电池，可分为纯钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池，钙钛矿电池可分别和晶硅电池或薄膜电池进行叠层，理论上最大的叠层数量是4层，随着技术发展，全钙钛矿叠层也存在产业化可能性，届时可完全摆脱晶硅电池依赖。
钙钛矿材料具有众多优异的性质，如吸光系数高、载流子迁移率高、缺陷容忍度较高等。这些性质相应的使得其电池具有一系列优点，如制备简单、成本低廉、可实现超轻超薄等。此外，通过对其化学成分进行调整优化，从而可以制备不同特点的钙钛矿材料面向不同应用场景，如半透明太阳能电池、彩色光伏玻璃等。材料的禁带宽度可以通过改变组成物质的种类及比例来调控，能覆盖的光谱吸收范围宽至红外波段，同时具备载流子扩散距离长和迁移率高的优点。
产品特点：
1、效率优势
根据前瞻产业研究院数据，晶硅电池理论极限效率为29.43%，TOPCon电池理论极限效率为27.5%，HJT电池理论极限效率为28.2%-28.7%；目前TOPCon量产效率已达24.6%，HJT平均量产效率已超24%，晶硅电池量产效率提升空间有限，未来十年内或触及瓶颈。而钙钛矿电池转换效率提升快、上限高，单结可达31%，超过晶硅电池极限，2结叠层可达40%，3结叠层可达50%。
2、成本优势
钙钛矿光伏产业链相对晶硅更短，并天然的具有“一体化”的特点。通过采购化工原材料，即可在同一间工厂完成最终组件产品的交付，大大缩短了产品生产交付周期，同时降低了综合成本。尤其需要指出的是，钙钛矿组件中钙钛矿原材料成本通常只占5-8%，且价格稳定，远低于晶硅组件中成本超过三分之一且价格波动剧烈的硅料。同时根据协鑫光电公告，随着钙铁矿组件规模化，产能达1GW时同时组件效率达到17%，电池规格达到2.4m²，组件成本将降至0.7~0.75元/W。
商业化面临的难题：
1、大面积制备
随着面积增大，钙钛矿电池的转换效率下降较为明显。主要原因包括：1）各层薄膜的非均匀大面积沉积；2）P2划线边缘处的钙钛矿退化；3）电池子单元连接中的死区；4）组件串联电阻增加、并联电阻减小。钙钛矿电池大面积制备面临诸多难题，其中最主要的是钙钛矿薄膜制备。
2、稳定性
目前钙钛矿电池持续光照时间最长约10000h，若按平均日照时长4h计算，理论寿命仅6.8年，相比晶硅电池25年的理论寿命，差距较大。稳定性是钙钛矿电池的最大瓶颈，目前尚无良好解决方案。原因1）自身结构，钙钛矿是离子型结构，涉及弱键连接；2）反应特性，钙钛矿生成温度较低，逆分解所需能量较低；3）外界环境，水氧、光照容易破坏晶体结构。
多种技术路径：
1、导电玻璃
TCO玻璃：最下面是基材，目前刚性板以白玻为主，柔性板可以用软性塑胶板；基材上面是FTO（掺氟氧化锡）或ITO（氧化铟锡）。
ITO：白玻上的附着效果更好，ITO导电玻璃做能量匹配时，空穴传输层需要用spiro，其他材料难以匹配；另外，铟的含量较少，长远不合理。
FTO：难以制备均匀膜层，更佳的方案是直接向玻璃厂商购买FTO玻璃，玻璃厂商在熔炼过程中直接附着FTO膜，均匀度更好。
2、背电极
学术端，背电极多采用金、银；产业端，多采用铜、合金或金属氧化物。
金：常见电极材料，价格昂贵，且蒸发沉积中仅少部分制备成电极，大量浪费。
银/铝：相比金电极，具备成本优势，但易与钙钛矿膜生产卤化物，影响电极导电性，降低电荷收集效率。
碳：满足导电性要求，能够极大程度削弱水、氧气、太阳光等对钙钛矿层的影响，进而提高电池稳定性；可利用丝网印刷/喷墨打印制备，成本低、易于大面积制备。
3、空穴传输层
常用材料为有机小分子、有机导电高分子共轭聚合物和无机材料三类，其中无机材料兼具性能、成本优势。
有机小分子：Spiro-OMeTAD及其改性材料应用最广，其能级匹配度高、空穴传输率高，但制备困难且价格较贵。
有机导电高分子共轭聚合物：PEDOT:PSS导电性能良好、价格低廉，广泛应用于各类薄膜电池，但其呈现弱酸性，将会腐蚀基底及钙钛矿材料，影响器件稳定性。
无机材料：化学稳定性及空穴迁移率较高，制备成本低廉，其中，氧化镍应用较为广泛。
4、电子传输层
通常选择光谱吸收系数较高、介电常数较大、激子束缚较小的半导体材料，进而避免电荷累计对器件寿命的影响，常用材料包括无机氧化物（TiO2/ZnO/SnO2）和富勒烯及其衍生物。正式结构常用无机材料，反式结构常用有机材料，产业端常用SnO2及富勒烯。
5、钙钛矿层
作为吸光材料，钙钛矿层需要在可见光区和近红外区具有较宽较强的吸收带，带隙为1.4eV的材料较为合适，通过调节元素组分，可获得所需吸收带隙。