极电光能 联合创始人&CTO 邵君 ：钙钛矿光伏组件的产业化技术进展

此次大会汇集来自产业界和学术界的专家和领导者，分享全球和中国钙钛矿学术与科研最新进展，关键设备和耗材，钙钛矿产业化技术路径、钙钛矿电池的应用市场潜力与应用前景、钙钛矿和叠层电池转换效率、稳定性与测试标准等议题在实际应用中的进展和经验，促进该技术的产业化进程，提升产业整体竞争力，为钙钛矿太阳能电池行业持续发展提供交流碰撞的后援支持。同时也为业界提供更广泛且具深度的议题研讨，帮助推升产业链各企业之间的互动与合作。  

在本次大会上，极电光能 联合创始人&CTO 邵君发表了题为《钙钛矿光伏组件的产业化技术进展》的演讲。

邵君（极电光能 联合创始人、CTO）重点分享了极电光能在钙钛矿光伏组件产业化技术的最新进展。指出钙钛矿光伏在效率、寿命、成本和弱光效应方面的优势，其理论效率极限可达33%。作为行业龙头企业，公司产品已获得IEC61215、IEC61730等国际认证，户外电站数据显示，钙钛矿组件发电量超过晶硅组件,并验证了其稳定性。极电光能正在建设全球首条GW级钙钛矿组件生产线，预计2024年第四季度投产，这将加速钙钛矿光伏技术的商业化进程。

以下是演讲全文：

尊敬的各位领导、各位专家，大家上午好！

非常荣幸今天能够在这个会议上做报告。我报告的主题是《钙钛矿光伏组件的产业化进展》。我今天的报告将分为四个部分展开：

一、钙钛矿的优势及挑战

近年来，钙钛矿光伏技术因其独特的性能优势而备受关注，钙钛矿组件的产业化进程也在快速发展之中。如今，钙钛矿组件正处于商业化应用的关键阶段。对于商用光伏组件产品来说，度电成本是一个极其重要的评价指标。度电成本不仅取决于电站的建设和运维成本，还与电站全生命周期内的发电量密切相关。光伏行业的“黄金三角”——效率、寿命和成本，对度电成本同样起着至关重要的作用。除此之外，我认为组件的发电能力也不容忽视，因为它直接影响电站全生命周期内的总发电量，进而对度电成本产生重大影响。

钙钛矿组件的特点及其发电优势

（一）高效的能量转换

钙钛矿组件的理论转换效率较高，这意味着它们能够提供更好的度电成本。此外，钙钛矿组件的使用寿命可以达到25年，并且在成本方面也具有显著优势。

（二）钙钛矿“更强的发电能力”——源自于其弱光效应与温度系数

钙钛矿组件的弱光响应性能优越，据理论计算，如果光伏材料的带隙能够达到2电子伏特，那么在弱光条件下其转换效率可达50%以上。钙钛矿材料具有带隙可调和对缺陷容忍性高的特性，因此其在弱光条件下的发电能力显著增强。此外，钙钛矿组件的温度系数较低，通常在0.002至0.004之间，几乎接近于零。这意味着当组件表面温度上升时，其效率几乎不变。这一特点使得钙钛矿组件在实际应用中表现出更强的发电能力。在相同的装机容量下，钙钛矿组件的发电量可比晶硅组件高出至少8%，这在度电成本上带来了显著的竞争优势。

（三）高发电能力显著提升了钙钛矿组件的竞争优势

Topcon组件：24%效率，1.15￥/W价格，25年寿命，对应的LCOE=0.2257￥/KWh（喀什地区）。考虑到钙钛矿组件发电量比Topcon高8.05%（地面电站），要达成与晶硅组件相同的LCOE的目标，钙钛矿组件的效率只需要达到20%以上（假设价格、寿命、年度衰减指标与Topcon相同）。当钙钛矿与晶硅组件保持相同的组件价格和寿命的前提下，即使其效率比晶硅低4个百分点，也能产生与晶硅组件相同的LCOE和IRR。高温和阴天多的地区，钙钛矿发电优势更大，只需要18-19%就能达到与晶硅组件同等经济性。

二、产业化现状

（一）效率

目前，钙钛矿电池的效率已达到26.7%，接近晶硅的最高记录27.3%。而在平米级尺寸的组件上，钙钛矿组件的效率也已达到18%至19%。极电光能的目标是在0.72平方米的组件上实现20%的效率，并计划在明年于2.8平方米的组件上实现同样的效率目标。

（二）稳定性

钙钛矿组件的稳定性是产业化的关键因素之一。多家企业已通过IEC标准的第三方认证测试，证明了钙钛矿组件在户外环境中的长期稳定性。极电光能在DHTC老化测试项目上进行了加倍的老化测试，组件通过了两倍的DH和TC老化测试，衰减率均在5%以内。此外，按照ISOS协议对钙钛矿组件在光热联动下的寿命表现进行了测试，结果显示光热和紫外老化下具有良好的稳定性。

户外电站实证

极电光能在自建的楼顶电站中进行了长期监测，该电站装机容量为21.6千瓦时，从2022年9月底至今，整体性能稳定，功率衰减率在1%以内。监测数据显示，在弱光条件下，钙钛矿组件的转换效率较高，这进一步证实了其在弱光条件下的优势。

为了验证钙钛矿组件的发电量增益，我们进行了多项实验和监测。在不同的气候条件下，包括20至25摄氏度和45至60摄氏度的温度区间，钙钛矿组件的发电量表现相当。在梅雨季节，钙钛矿组件在长期阴雨天气下的发电量显著高于晶硅组件，增益可达27.1%。而在高温环境下，通过监测发现，钙钛矿组件的表面温度较低，有助于提高其长期稳定性。此外，钙钛矿组件在高温下的平均发电量比晶硅组件高出约15%。

在与国家质检中心CPVT共建的第三方实证电站中，钙钛矿组件在7、8两个月持续平稳运行，未见衰退，系统效率PR保持在90%以上，平均98.4%，7月份整月发电量与PERC对比，有11.96%~16.59%的溢出。

三、产业化展望

（一）效率的增长空间

目前钙钛矿组件的效率在18%至19%之间，与实验室电池的26.7%效率相比仍有差距。这一效率损失主要是由放大到组件后的串联电阻损失、激光划刻的面积损失和成膜均匀性等因素引起。借鉴碲化镉薄膜技术的经验，碲化镉电池的效率为21%，组件效率为19.5%，钙钛矿组件的效率提升空间很大。通过攻克串联电阻损失、优化激光划刻工艺和提高成膜均匀性，钙钛矿组件的效率有望提升至23%以上。

（二）稳定性展望

学术界的研究表明，钙钛矿材料在老化过程中表现出线性的功率衰退特征，其衰退率与温度之间符合Arrhenius方程。例如，南京航空航天大学的报道指出，通过氟化铵钝化处理后，在T80条件下，钙钛矿组件可以达到43,000小时的寿命，假设年辐照量为1,700小时，组件工作温度为30摄氏度，则组件可以使用25年。普林斯顿大学的研究团队通过使用无机钙钛矿材料和无机钝化层，实现了35,310小时的老化测试无衰减，建模计算出T80寿命为51,000小时，相当于34年的使用寿命。这些研究表明，钙钛矿组件在理论上可以达到25年的使用寿命。

（三）产业化关键技术问题与解决策略

两大挑战：

1、钙钛矿离子晶体本身具有“软晶格”的属性，在高温、光照、紫外等外界环境条件的诱导下，所发生的离子迁移，甚至材料降解。

2、组件结构中，功能层的能级匹配，背电极金属迁移的抑制，以及钙钛矿受激光损伤后，产生缺陷的横向迁移，为组件性能及稳定性带来挑战。

为此，极电光能提出了一套四位一体的技术策略来解决这些问题，并提升组件的效率和稳定性。具体包括：

1.钙钛矿材料层面：采用不含甲胺的钙钛矿组分，并通过添加剂强化晶格键，抑制离子迁移，以实现高质量的薄膜和长期稳定性。

2.功能层匹配：实现功能层之间的能级匹配，并开发无损沉积技术，减少对钙钛矿材料的损伤。

3.激光划刻损伤修复：提出激光划刻后的损伤修复方法，抑制新缺陷的产生，提高组件的整体稳定性。

4.封装技术：通过优化封装技术，确保组件的高性能和长寿命。

四、极电光能项目进展

（一）研发平台建设

极电光能自2018年启动钙钛矿项目以来，已经建立了先进的钙钛矿研发实验室，并配备了30cm×30cm的钙钛矿组件小试线。目前，公司已在投产的中试线上实现了0.72平方米组件的生产。正在建设的吉瓦级量产线已完成设备安装，并开始单台镀膜调试，预计首批组件即将下线。

（二）组件性能与稳定性

极电光能的组件在微观形貌和组件EL图上表现出色，SEM图像显示组件内部钙钛矿薄膜纵向晶粒贯穿，组件膜层均一，整个组件的性能和稳定性得到显著提升。今年我们聚焦在量产技术的功课上，最为关键的其实还是在突破了稳定性的基础上，进行组件的性能提升。在1.2m×0.6m中试线的连续生产中，平均量产效率达到15%以上，良率达到96%以上，累计交付超过5兆瓦的组件产品。

（三）应用实例与示范项目

极电光能在多个应用场景中建立了示范电站，包括屋顶分布式电站、半透明组件围栏发电项目和光储充一体化项目。在保定实施的光储充项目中，装机容量为4千瓦，年发电量约为5万千瓦时，日均发电量达176度电。此外，公司已成功交付多个项目，包括出口日本的组件、国电投项目和成都项目。

以上便是我今天报告的全部内容，感谢大家的聆听！