钙钛矿太阳能电池（PSCs）是利用钙钛矿型材料作为吸光层的新型化合物薄膜太阳能电池。钙钛矿的命名取自俄罗斯矿物学家Perovski的名字,结构为ABX3以及与之类似的晶体统称为钙钛矿物质。钙钛矿型太阳能电池,即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
钙钛矿并不是专指一种含钙和钛的某种化合物，而是一类具有ABX3结构的晶体材料的总称，可选的材质种类众多。
钙钛矿电池的结构主要由以下几个关键部分组成：透明导电基底、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层和金属电极。这些组成部分共同协作，使得钙钛矿电池能够有效地吸收太阳光并将其转化为电能。
透明导电基底：这是钙钛矿电池的基础，通常采用掺氟的氧化锡（FTO）或掺铟的氧化锡（ITO）等材料制成，具有高透光性和良好的导电性。它的主要作用是引入太阳光并收集产生的电流。透明导电基底的选择对钙钛矿太阳能电池的性能至关重要，因为它不仅影响光线的入射，还影响电流的导出。
电子传输层：位于透明导电基底和钙钛矿吸光层之间，主要作用是传输电子。常用的电子传输层材料包括二氧化钛（TiO2）、氧化锌（ZnO）等，这些材料具有良好的电子迁移率和稳定性，能够将钙钛矿吸光层中产生的电子传输到透明导电基底上。
钙钛矿吸光层：这是钙钛矿太阳能电池的核心部分，主要由ABX3结构的有机卤化物钙钛矿材料构成。这些材料具有优异的光电转换性能，能够有效地将太阳光的能量转化为电能。钙钛矿吸光层的制备工艺和性能对钙钛矿太阳能电池的整体性能具有决定性影响。
空穴传输层：位于钙钛矿吸光层和金属电极之间，主要作用是传输空穴。常用的空穴传输层材料包括Spiro-OMeTAD等，这些材料能够有效地提取和传输光生空穴，从而提高电池的光电转换效率。
金属电极：这是钙钛矿太阳能电池的最后一道工序，主要负责传输电荷并连接外电路。通常是在空穴传输层外面蒸镀一层金、银或铝制成，以提高电极的导电性能。
钙钛矿太阳能电池的结构分类多样，每种结构都有其独特的特点和适用场景，通常包括正式介孔结构、正式平面结构以及反式平面结构。
相比较晶硅而言，钙钛矿具备三大核心优势即光电转换效率高、原材料丰富且易于合成、生产工艺流程短、应用场景丰富。
光电转换效率高
资料显示，单结晶硅电池的理论极限效率约为29%，而钙钛光伏电池的单结理论效率可达31%；钙钛矿叠层电池，包括晶硅/钙钛矿的双结叠层转换效率可达35%，钙钛矿三结层电池理论效率可达45%以上，因此被业内认为有望成为下一代主流光伏技术。
材料丰富且易于合成
晶硅电池的基础原料是多晶硅，需要消耗大量能源从提纯原始硅材料。而钙钛矿电池制作过程无需硅料，制作金属卤化物钙钛矿所需原材料储量丰富，价格低廉，且前驱液的配制不涉及任何复杂工艺，对纯度要求不高，后续组件对加工环境要求也不高，组件生产过程不需要晶硅电池的千度左右的加工温度，在生产过程中的能耗比较低，多数环节也不需要真空环境。目前，钙钛矿组件成本结构占比最多的是电极材料，达37%，钙钛矿自身材料成本占比仅为5%，钙钛矿组件未来仍有较大的降本空间。
生产工艺流程短
晶硅电池一般需要硅料、硅片、电池、组件四个生产制造阶段，此过程需要至少耗时3天，而钛矿电池的生产流程简单，可在45分钟内将玻璃、胶膜、靶材、化工原料在单一工厂内加工成为组件，产业链显著缩短，价值高度集中。
应用场景丰富
钙钛矿具有轻质、柔性、弱光性高等特点，下游应用场景广阔。包括光伏建筑、发电幕墙，、发电石材、车顶光伏、移动设备和电子产品、联网传感器等。随着技术的推进，钙钛矿应用场景充满想象空间。
钙钛矿电池工艺
钙钛矿电池吸光层制备工艺总体参照硅基薄膜、铜铟镓硒薄膜等薄膜光伏制备工艺，分为湿法工艺和干法工艺两大类。其中，湿法工艺又包括狭缝涂布和丝网印刷。
通常情况下钙钛矿电池企业在实验室阶段各种技术路线均会尝试进行初步论证，而走向大面积100MW中试产线时目前大多数企业选用湿法工艺进行钙钛矿组件制备，少数企业选择干法或涂布加蒸镀两步法工艺。
协鑫光电钙钛矿叠层组件
2015年，三位浙江大学校友姚冀众、颜步一博士、杨旸联合创办了纤纳光电，成为最早一批研发并制造钙钛矿电池的公司。2016年纤纳光电研发的的钙钛矿光伏组件光电转换率达到15.24%，，刷新了日本科学家创造的12.1%的世界纪录。2017年5月，纤纳光电创造了16.0%的新的世界纪录；2017年12月，纤纳光电将这一纪录提升至17.4%。从2017年到2022年，纤纳光电又将钙钛矿的转换效率从17%，提升至21.8%。
杭州众能光电科技有限公司创立于2015年8月，由清华校友创办，专注于钙钛矿太阳能器件和相关装备的产业化，成为国内第一家大面积组件效率突破15%的光电企业。
