A股热炒钙钛矿！稳定性差、短命的钙钛矿光伏电池能崛起？

知情郎·眼｜侃透天下专利事儿

光伏最近出了个新技术概念，叫钙钛矿电池，挺冷门的。

但在资本市场很有热度，东方财富、同花顺等还专门出了个钙钛矿电池概念板块，板块指数涨的还挺不错。

一个技术概念被二级市场捧，自然是有人做局。

今年6月，高瓴资本在其公众号上发布了一篇名为《钙钛矿：技术驱动光伏产业发展》的文章，钙钛矿被产业认为是极具潜力的下一代光伏材料。

紧接着，一群券商调研行业公司、从各维度发表关于钙钛矿的文章。

热度就起来了！

然后，A股市场就开始掀起相关概念涨涨涨的行情，如京山轻机、金晶科技这些公司！

钙钛矿概念股票

之前，知情郎写过光伏HJT技术路线文章《光伏异质结电池概念作妖，没专利的金刚玻璃能玩42亿的扩产游戏？》。

钙钛矿电池，据说是比HJT、TOPCon等异质结电池技术更有潜力的新技术。

知情郎感叹句，光伏太阳能电池片这个产业，咋说呢，年年都有新技术风口，动不动就更新换代。

搞得大家一愣一愣，不知所然。

资本市场最喜欢这种技术概念迭代，因为有借口好忽悠外行的韭菜啊。

话术收割弱智多简单开心！

今天炒下HJT技术，明天炒作下TOPCon，后天炒作下钙钛矿电池概念，好天天割韭菜了。

顺道聊聊钙钛矿电池的专利故事！

01先科普下钙钛矿电池

要问钙钛矿是什么，其实连行业工程师也未必清楚。

公开资料披露，钙钛矿型太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代太阳能电池，也称作新概念太阳能电池。

这类电池的核心是钙钛矿这种材料结构，具有很强的光－电转换效率。

钙钛矿（分子通式为 ABX3 的一类晶体材料），最早是 1839 年德国科学家 GustavRose 发现了元素组成为 CaTiO3 矿物，后来人们将具有这种晶体结构的物质统称为钙钛矿。

在钙钛矿八面体结构中，A 是较大的阳离子，B 是较小的阳离子，X 是阴离子，每个 A 离子被 B 和 X 离 子一起构成的八面体所包围。钙钛矿材料由于其光吸收系数高、载流子迁移率大、合成方法简单等优点，被认为是下一代最具前景的光电材料之一。

钙钛矿结构非常适合作为太阳能电池吸收光线的活性层，因为它们吸收光线的效率比硅更高，且成本更低廉。将钙钛矿结构集成到太阳能电池中，需要采用的设备也相对简单。

钙钛矿太阳能电池的组件生产流程：沉积透明导电层（TCO）、沉积电子传输层（ETL）、沉积钙钛矿层、 沉积空穴传输层（HTL）、背电池制备、组件封装，较晶硅类太阳能电池制备大幅简化。

02钙钛矿优缺点以及最新进展

下面是专业人士对钙钛矿的优缺点评价：

过去十年，钙钛矿的光电转化效率快速发展。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。这足以吊打目前主流晶硅电池和N型电池（HJT、TOPCon、IBC）。

此外，钙钛矿太阳能电池还具有低成本、高柔性等优势。成品太阳能组件中，导电玻璃占了成本的30％以上，其次是金属电极，所以钙钛矿相关的材料成本很低；由于钙钛矿材料吸光系数大，光伏厚度仅需微米级就能实现太阳光的有效利用，可以做成薄膜电池实现柔性。

钙钛矿电池也不是没有缺点，最大的缺点就是耐用性差。

由于钙钛矿属于离子晶体材料，所以比晶硅脆弱且稳定性差，有易氧化和不耐高温等缺点，寿命短和衰减率高是其一直没有进入工业化的重要原因。

目前钙钛矿太阳能电池的 T80 寿命（效率下降到初始值的 80％）约 4000 小时， 距当前主流光伏技术的 25 年寿命相差甚远。从原因来看，钙钛矿太阳能电池不稳定的原 因可以分为吸湿性、热不稳定性、离子迁移等内在因素，和紫外线、光照等外在因素。

最近有媒体报道美国普林斯顿工程学院研究人员开发出首个具有商业可行性使用寿命的钙钛矿太阳能电池，当然具体细节未知。

同样，在稳定性问题上，国内研究团体也作了突破。

据说，中科院半导体研究所研究员游经碧带领团队在《科学》发表的研究发现，通过在钙钛矿材料中引入少量氯化铷（RbCl），可将常见的引起钙钛矿不稳定的二次相PbI2转化成为全新的热稳定性和化学稳定性好的（PbI2）2RbCl（简称PIRC）。

该研究实现了85摄氏度条件下钙钛矿材料热稳定性大幅度提升，同时钙钛矿材料的离子迁移势垒提高了3倍，离子迁移得到有效抑制。

光电转换效率是太阳能电池的核心指标之一，为实现高效率的钙钛矿太阳能电池，常采用可与钙钛矿形成I型异质结能级结构的二次相碘化铅（PbI2）来阻挡载流子在多晶钙钛矿晶界或表面缺陷处复合。

此前，半导体所发现基于二次相PbI2的钙钛矿电池较难兼顾效率和稳定性，原因在于PbI2二次相的存在或提供了钙钛矿分解以及离子移动通道，使钙钛矿材料以及电池器件长期稳定性较差，且易产生较大的电滞。因此，如何设计稳定的二次相，既能实现钝化钙钛矿缺陷，又能获得稳定的钙钛矿吸光材料，从而实现既高效又稳定的钙钛矿太阳能电池是当前该领域的重要课题之一。

此外，游经碧团队在研究中发现，通过抑制PbI2消除了钙钛矿／PbI2界面的强限域导致的能带变大问题，减小了钙钛矿材料的带隙，扩展了对太阳光吸收的范围。基于获得的高稳定性、光吸收扩展的钙钛矿材料，该团队研制出认证效率为25．6％的钙钛矿太阳能电池，为目前公开发表的单结钙钛矿太阳能电池世界最高效率。对电池器件分别进行1000小时放置和85摄氏度加速老化，结果保持初始效率的96％和80％。

半导体所的这项研究一定程度上实现了钙钛矿太阳能电池的高光电转换效率和高稳定性。

光伏发电的太阳能电池片，转换效率、成本、稳定性三个是核心指标，也是大规模产业化的前提条件！

说白了，这钙钛矿技术路线简单容易操作成本低、转化效率还高，就是在长期光照加热条件下结构极易被破坏不稳定导致电池短命！

解决不了稳定性问题，扯大规模工业化就是坑人！