钙钛矿行业报告（25页）

行业报告下载 2023年07月07日 07:53 管理员

2009 年, 日本人 Kojima 等人首次将有机、无机杂化的钙钛矿材料应用到量子点敏化太阳电池中。制备出了第一块钙钛矿太阳电池，并实现了 3.8% 的效率。但是这种钙钛矿材料在液态电解质中很容易溶解，该电池仅仅存在了几分钟。随后，Park 等人在 2011 年将 MAPbI3 纳米晶粒改为 2—3 nm, 效率提高到 6.5%。但是由于仍然采用液态电解质, 仅仅经过 10 分钟后电池效率就衰减了 80%。2 为解决钙钛矿太阳电池的稳定性问题, 2012 年 Kim 等人将一种固态的空穴传输材料(spiro- OMeTAD)引入到钙钛矿太阳电池中, 制备出第一块全固态钙钛矿太阳电池, 电池效率达到 9.7%，即使未经封装, 电池在经过 500 h 后, 效率衰减依旧很小。通过对钙钛矿组分以及制备方法的优化和改进、传输层的改良与修饰、钙钛矿与传输层之间界面的钝化，使得光电转换效率不断突破，自此以后，钙钛矿太阳能电池进入迅猛发展阶段： 2013 年，Michael Gratzel 等人采用两步旋涂法获得多晶薄膜 MAPbl3，并且使得钙钛矿电池的效率提高到 15 %； 2014 年，加州大学洛杉矶分校 Yang Yang 等人使用溶液沉积法获得多晶薄膜电池获得了光电转换效率为 19.3%的平面结构电池；

2016 年，瑞士洛桑联邦理工学院 Anders Hagfeldt 等人通过一步旋涂法制备的多晶薄膜电池光电转换效率达到 20.8%； 2021 年，Sang ll Seok 等人通过一步旋涂法制备了多晶薄膜 FAPbl3，并且在吸光层和电子传输层之间形成相干界面降低缺陷，获得了 25.5%的光电转换效率。 2022 年 12 月，根据 NREL，目前单结钙钛矿电池世界记录由韩国蔚山科学技术院（UNIST）保持，光电转换效率达到 25.8%。钙钛矿电池突飞猛进的发展得益于其优秀的光电性质。对比晶硅材料，钙钛矿材料具有更高的光吸收系数。较高的光捕获效率使钙钛矿厚度仅为百纳米时可就实现对光的全吸收；另一方面，对于几乎没有晶界的钙钛矿单晶材料，电子和空穴的扩散长度大于百微米，其扩散长度远远大于钙钛矿材料对光子的吸收深度，有利于自由电子和空穴的输运，可被阴阳电极完全收集，进而实现高效的光电转化效率。钙钛矿电池拥有更高的理论转换效率，未来发展空间更大。追求持续的降本增效一直是光伏行业发展的主旋律，目前晶硅电池越来越接近 29.4%的理论极限，发展潜力有限；而钙钛矿电池拥有更高的 31%理论转换效率上限，且可与其他电池进行双节、三节叠层，分别达到 35%和 45%的转换效率。

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