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从确定3060目标开始，市场对于清洁能源的增长报以非常高的期待。

)而原油价格的持续高位，也会让电动汽车、清洁汽车等的使用再度备受重视。同时预计2022-2025年，我国年均新增光伏装机将达到83-99GW。

全年光伏产品出口超过284亿美元。这种情况下，我国必须发展以光伏为代表的新能源，做好能源替代工作，因为能源是经济和生活的命脉，没了能源支撑，啥也玩不转。随着两国冲突的升级，黄金价格出现了明显走高。但集装箱海运的价格指数不会在短期内下降，整体运力继续会被强化，集运供应链处于紧绷态势。这时候，发展光伏的重要性就体现出来了。

对比2014年俄乌冲突的第一阶段(2014年1月19日到2014年3月20日)看，大类资产表现中，商品价格出现了大幅上行，高达7.6%。目前，当天然气价格过高时，投资方会更加审慎地决策是否需要更换新的发电方式，来回避这一高价原材料的问题。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。

由于钙钛矿制备简单，工艺流程比较短，有望在一座工厂内就实现从钙钛矿前驱液生产到最终的组件封装，上下游整合比较简单，而相比较之下晶硅电池工艺流程非常复杂，需要针对不同环节分别建厂，前期投资需求更高。该电池的结构极端复杂，各种III-V材料层层叠叠加起来有差不多140层，但厚度却仅有头发的三分之一[19]。对于光伏来说，能量就来自于入射光子携带的能量，而不同波长的光所携带能量有所区别，单位为电子伏特(eV)，而可见光光子的能量就介于1.75 eV(深红色)和 3.1 eV(紫色)之间。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。

带隙是一个与光伏材料转换效率直接相关的概念，指的是将电子从材料中释放出来，使其成为电荷载流子(即可以自由移动的带有电荷的物质微粒，通过运动输运电流)在电路中流动所需的能量。这赋予了其远比晶硅电池广阔的应用空间。

尽管有些观点称，钙钛矿材料的生产流程只要设计得当就不会产生过多污染，但这也意味着更为复杂的生产工艺与副产物处理流程，在成本上是否足够经济还不太确定。当然，钙钛矿尚未实现规模化生产，其成本优势主要基于多种条件综合后的推测，是否能够实现仍需在验证。而这甚至是数十年前，晶硅组件技术还不那么成熟的时代录得的数据。2月5日发表在ADVANCED ENERGY MATERIALS的一篇文章中，罗马第二大学的团队开发的192cm2 有效面积的小型光伏面板，实现了11.9%的转化效率，是迄今为止文献报道的该尺寸设备的新纪录，然而这一数据无论是面积还是效率都远不及硅晶组件[12]。

这显然也对未来的规模化应用存在不良影响。这是Fraunhofer-ISE制造，一种由砷化镓制成的薄光伏电池，并在半导体结构的背面上应用了几微米厚的高反射导电镜。这种发展速度的背后，得益于钙钛矿材料远强于晶硅的吸光性能，能量转换过程中的极低能量损失，也与其覆盖光谱范围宽的特征有关。III-V族化合物在光电子器件，光电集成，超高速微电子器件和超高频微波器件及电路上均有重要应用。

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。其次是这些电池的尺寸很小，HZB和Oxford PV的电池尺寸分别只有1cm2、1.12cm2(这种尺寸在实验室电池中甚至不算小);寿命也非常的短，例如500小时标准光照后，UNIST的设备效率就会下降至90%水平。

至少一项新技术能不能用、好不好用不全看效率高低现有研究成果早就能把效率提高到反直觉的程度。其综合了晶体硅电池与薄膜电池的核心竞争力，拥有极佳转换效率。

2021年11月底，柏林亥姆霍兹中心 (HZB)的研究人员开发出了一种认证效率高达29.8%的钙钛矿/硅串联电池[14]，打破了2020年12月由英国牛津的Oxford PV公司创下的前纪录29.52%[5]。这也是有望推动钙钛矿电池突破肖克利-奎瑟极限的主要方式之一。那么有没有一种(可能)便宜，(确实)效率高且还(预计)易于生产的新型光伏电池?这可就说到本文的主角了：它用10年走完晶硅电池50年的路;它上Nature与Science如探囊取物，5年发了119篇正刊[1];它在报道标题中，最常与破纪录和感叹号一同出现。毕竟学术研究与工业生产的诉求是截然不同的，还是需要警惕对概念的过度炒作。这些数据在晶硅电池25年的使用寿命与平米级的组件尺寸面前，只有学术价值，还不值得工业上的关注。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)[2][3]。

当前的钙钛矿电池主要处于实验室阶段，而制备工艺显然和工业化生产存在很大不同。最理想光伏材料的带隙为1.34 eV，使用这种材料的单一连接太阳能电池(也就是俗称的单结电池)在最理想的情况下，能够将33.7%的入射光转化为能量，而这就是所谓的肖克利-奎瑟极限(Shockley-Queisser limit)。

而之所以选择异质结电池，则是由于基本的发电原理决定了钙钛矿只能与N型(掺磷)硅片，也就是HJT电池所用的硅片叠加，无法与P型(掺硼)硅片兼容。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。

如果只孤立地看数字，则转化效率还有更高纪录：68.9%。光伏产业越是提高晶硅电池的发电能力，就越能感受到客观规律的无情与发展空间的日益局促。

一言以蔽之，都离不开实验室。一般来说，钙钛矿电池的钙钛矿层只需做到300~500nm厚度，与除玻璃外的其它功能层合计能够实现1m左右的厚度，而晶硅电池的硅片厚度目前处于前沿的厚度也有120m。想要了解钙钛矿的效率优势，我们首先需要介绍一下带隙与肖克利-奎瑟极限(Shockley-Queisser limit)。此外，相较于铅，组分中的二价锡更为敏感，很容易被氧化为四价锡导致性能急剧恶化，这还会进一步缩减钙钛矿电池本就不太行的设备寿命。

而晶硅之所以得到广泛应用，是因为带隙为1.12eV，理论极限大概为32%(现实中不可能实现这一水平)，已经非常接近极限值。它就是近年材料学当之无愧的大明星，钙钛矿(perovskite)。

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。其次则是钙钛矿普遍使用TCO(透明导电氧化物)薄膜收集电流，而此类材料的一些物理性质会造成光损失，且随着面积的增大愈发明显，这导致钙钛矿组件的效率会明显低于单体电池，这也是实际应用中不能接受的，需要有进一步解决方案[11]。

名词解释：III-V材料，即III-V族化合物，是指元素周期表中III族的B，Al，Ga，In和V族的N，P，As，Sb形成的化合物，主要包括砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)和氮化镓(GaN)等。钙钛矿的主要优势作为晶硅电池很有希望的补充或继任者，钙钛矿最直观的优势就是其高效率与低成本。

钙钛矿的优势在于极高的灵活性。这揭示了当前一种不太好的趋势：在谈及光伏领域的成果时过分强调转化效率，孤立地将之作为衡量标准，有意无意忽视其它条件。这些超级电池有商业化的可能么?显然也没有。但却还是有一条路线受到高度关注，被誉为行业终结的解决方案：与硅异质结电池串联。

根据Oxford PV的计算，35kg钙钛矿的发电量就可以与7t硅(160m厚度硅片)相当，降本空间十分可观[5]。根据工信部发布的《光伏制造行业规范条件(2021年本)》[9]，现阶段的钙钛矿电池罕有能达到衰减率标准的，而即使有少数路线达到了，也往往建立在牺牲其它性能的基础之上(尤其是引以为傲的效率)。

名词解释：HIT电池，俗称HJT电池(受专利影响)、异质结电池，指在晶体硅上沉积非硅薄膜的太阳能电池。近年HJT电池量产工艺发展极快，较几年前已有了惊人进步。

在光电转换效率上，钙钛矿确实表现出了远胜于传统晶硅电池的水平。以及有机-无机卤素钙钛矿的化学性质决定了其对金属存在一定的腐蚀性(还原/氧化反应)，而金属是光伏组件的重要组成部分，大量辅材应用了金属材料[10]。