绿色节能建筑是目前建筑发展的方向。在“双碳”目标下，将光伏与建筑相结合，实现能耗自给自足，掀起了一场绿色建筑发展的新革命。光伏与建筑结合，正在成为建筑能源供应的主要来源，发展前景十分广阔，有着巨大的市场潜力。

目前，光伏板已用于建筑屋顶、幕墙、外立面墙、天窗、阳台玻璃等，既满足了建筑基本的装饰性，又满足光伏发电功能。

尤其是钙钛矿光伏柔性膜的出现，使光伏建筑一体化发展的优势更加明显。相比于传统的光伏玻璃板，钙钛矿光伏柔性膜质量轻，柔性好，易施工。可以在屋顶、玻璃、立面墙直接粘贴。

那么，钙钛矿到底是什么样的材料呢？有何优势？哪些公司已经布局这个赛道？

下一代最有前途的光伏材料

钙钛矿光伏膜是在近几年发展快速的光伏材料，被称为下一代最有前途的光伏材料。目前钙钛矿光伏材料的转化效率已达到25%以上。钙钛矿光伏膜的生产制作相比于多晶硅玻璃板大幅简化。钙钛矿光伏膜的生产是在常温条件下将钙钛矿型甲胺铅碘通过旋涂、刮涂、喷涂、丝网印刷等在衬底上直接制作形成柔性薄膜。钙钛矿不但原料来源成本低，而且生产成本低、能耗低。尤其是钙钛矿膜具备大规模、大面积制备的潜力，并具有广泛的柔性化应用特性，可以灵活的应用于建筑窗户、汽车玻璃和顶棚、服装等。

鉴于钙钛矿的应用潜力，国内近些年在钙钛矿光伏产业化方面加大布局，已有杭州纤纳光电科技有限公司、苏州协鑫纳米科技有限公司、大连七色光太阳能科技有限公司、西安宝莱特光电科技有限公司、湖北万度光能有限责任公司、宁波博润新材料科技有限公司、铜陵中科聚鑫太阳能科技有限责任公司、上海迈拓威化工新材料科技有限公司等涉足钙钛矿太阳能膜。

根据《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》，智能光伏建筑一体化利用将是未来建筑节能的主要方式，提出了新增建筑太阳能光伏装机容量0.5亿千瓦以上的目标。

在政策鼓励、技术不断完善、建筑节能减排多重利好驱使下，柔性钙钛矿光伏膜的一片蓝海市场悄然形成。根据光伏建筑一体化增长趋势，估计我国在2022年光伏建筑一体化规模在市场超过1300亿元，发展前景广阔。

其实不是矿

在知名玄学料理动画《中华小当家》第十一集的故事中，特级厨师考试的最终题目，是要求考生们做一道“面非面”，也就是看着“像面但其实不是的料理”。

钙钛矿与“面非面”异曲同工，其实和钙、钛、矿三个字都没什么关系。

光伏领域的所谓“钙钛矿”，指的是一类与钙钛矿(CaTiO3)晶体结构类似的“ABX3”化合物，在钙钛矿光伏研究早期，科学家们瞄准的主要是碘化铅甲胺(CH3NH3PbI3)。

这种结构长成下面这个样子：

钙钛矿结构可以用ABX3表示，在钙钛矿光伏中，A位通常为有机阳离子所占据(近年全无机也成为了研究热点)，B位为铅离子Pb2+或亚锡离子Sn2+，而X位为卤素阴离子。若A位由两种阳离子混合，或X位由两种卤素阴离子占据时，则特称为混合型钙钛矿。

简而言之，钙钛矿材料不是指用狭义的“钙钛矿”做的材料，而是具有某种特定结构的材料之总称。为防止歧义，下文所述“钙钛矿”，如无特殊说明，均指代这种类钙钛矿结构的光伏材料，而非字面意义的钙钛矿(CaTiO3)。

当前的钙钛矿电池主要走柔性器件路线，也可以归类为一种薄膜电池，兼具半透明、色彩可调节的特点。这赋予了其远比晶硅电池广阔的应用空间。钙钛矿电池可以部署在那些无法承受或不能安装晶硅电池的地方，这使得其特别适合用于光伏建筑一体。而又由于其高水平的转化效率，理想化情况下被认为有望实现车载，甚至是用于移动设备的表面或是直接穿戴。

现阶段的钙钛矿电池有三种典型结构，分别为：

(a)正式介孔结构：即采用一层介孔状的物质(最常见的是二氧化钛)作为骨架并承担电子转移输运的功能。此种结构的钙钛矿电池成膜光滑、均匀，效率表现好，但该路线的制备工艺更为复杂，且需要高温烧结;

(b)正式(n-i-p)平面结构：此种电池结构更为简单，因此制备工艺更加简单且不需要高温加工，效率略低一些但差距不太明显;

(c)反式(p-i-n)平面结构：制备工艺最为简单，可低温成膜且更加适合与传统太阳能电池叠加(关于这一点将在后文详述)，三种结构里效率最低但差距也不大，是最适合用于工业生产的结构;

钙钛矿电池的制备工艺目前非常多样化，但规模化水平均不高，尚无主导路线出现。

一般情况下，学术研究的设备主要由旋涂法生产，但这种方法产能低，对材料的浪费比较严重，且不能用于生产大尺寸设备，用于工业生产可能性不高。

从工业生产看，“卷对卷”(roll to roll)通常被认为是低成本制备薄膜最好的方式，最为匹配此种生产模式的工艺可能会在未来有较大工业化前景。

名词解释：卷对卷(roll to roll)，或称R2R是一种连续性的生产方式，用于加工柔性材料。材料从原筒状的料卷卷出后，再在软板上加入特定用途的功能，或在软板的表面加工，然后再卷成圆筒状或进行裁切。在制造过程中，由于不使用真空无尘环境、复杂腐蚀过程与废液处理工程 ，降本增效效果好，广泛用于液晶显示屏、薄膜太阳能电池等设备的生产。

除了太阳能电池外，由于其极有特点的材料性能，钙钛矿材料被认为在光电传感器、发光二极管(LED)等领域也有不小的潜力。不过此类研究大多非常早期，且考虑到现阶段钙钛矿偏高的讨论热度，不宜有不切实际的预期。毕竟科学研究，一盆冷水可能才是多数时候的最终结果。

“吊打”晶硅电池

“PERC之后可能是异质结（HJT）或者TOPCon，而HJT和TOPCon之后的未来，一定是钙钛矿。”

随着钙钛矿电池转换效率不断突破极值，业内普遍将其看做引领光伏产业未来发展的“最佳人选”。

2009年，日本科学家Tsutomu Miyasaka首次用钙钛矿光伏电池发电，当时的电能转换效率仅有3.8%，仅仅在十年之后的2019年，钙钛矿电池性能便飙升至25%。

2021年11月，柏林亥姆霍兹中心（HZB）研发的钙钛矿串联电池转换效率高达29.8%，创造了至今为止钙钛矿电池最高纪录。

值得注意的是，这一记录超过目前效率最高的异质结、TOPCon等晶硅技术的效率极限，将同为薄膜电池的其它技术路线甩开几条街。

晶硅组件不同技术的理论极限分别为：

晶体硅太阳能电池理论极限效率：29.43%；

普通单晶硅电池理想条件下最高效率为24.5％；

HJT电池理想条件下最高效率为27.5％；

TOPCon电池具有更加高的效率上限：28.2%-28.7%。

可以说，在能量转换效率上，钙钛矿已经吊打晶硅电池，将光伏这一新能源上升至全新高度。

从理论极限来看，钙钛电池单层电池理论效率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转换效率可达35%，而三节层电池理论极限可能升值至45%以上。

而如果掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率最高能达到惊人的50%，是目前晶硅电池的2倍左右。

尽管这些数据目前还仅限于实验室或者理论研究层面，但钙钛矿显然已经拥有了强劲的竞争力，它的出世为光伏产业打开了全新的想象空间。

哪些上市公司已布局？

京山轻机：6月15日盘中官微消息，子公司钙钛矿电池装备团簇型多腔式蒸镀设备已经量产并成功应用于多个客户端；子公司绑定协鑫纳米(国内最早进行钙钛矿产业化的团队)

杰普特：公司为大正微纳(国内柔性钙钛矿薄膜太阳能电池精密制造领军企业)定制的全球首套柔性钙钛矿膜切设备。

金风科技： 2019年公司投资了Oxford PV的D轮融资，Oxford PV的钙钛矿技术欧洲领先。

捷佳伟创：5月16日，RPD设备也在向钙钛矿、LED等领域拓展，取得了钙钛矿中试线订单。

西子洁能：21年12月23日，公司表示参投(10%) 的杭州众能光电，在钙钛矿装备制造方面目前处于国内第一， 国际领先地位。

拓日新能：钙钛矿项目正处于设备试验测试阶段。目前主要方向为杂化钙钛矿光电探测器，是与北大共同研发推进。

聆达股份：子公司拟建设钙钛矿电池项目。

协鑫能科：钙钛矿是协鑫集团旗下其他板块业务。

东方日升：6月8日，公司表示有一-只团队主攻钙钛矿技术的研究，目前研究成果处于保密阶段。

来源：瓦特科技,市值观察SZGC，能源新闻网，雨田复盘