证券研究报告·行业深度报告
钙钛矿电池稳定性如何了？专用设备
——光伏设备系列报告（深度）
钙钛矿电池具有效率和成本两大优势，但市场对稳定性仍有质疑
①钙钛矿电池理论值与实验室效率均已超过晶硅表现。理论上，维持评级强于大市
单结钙钛矿效率可达33%，叠层可达44%以上；实验室来看，2022
年，8月单结钙钛矿电池的转化效率已达25.6%，7月钙钛矿-硅吕娟
叠层电池已达31.3%，6月全钙钛矿叠层电池效率已达28%。lyujuan@csc
②钙钛矿电池/组件生产过程与晶硅大不同，更具经济性。不同021-68821610
于晶硅路线要经历硅料、硅片、电池片、组件四个环节方可制备SAC执证编号：S1440519080001
晶硅组件，钙钛矿组件制备只需要单一工厂，且生产过程耗时较
SFC中央编号：BOU764
晶硅大幅缩短，能耗也大为降低，钙钛矿材料成本占比极低。成
夏纾雨
熟状态，钙钛矿组件成本可降至0.5～0.6元/W甚至更低。
xiashuyu@csc
市场目前对钙钛矿的质疑集中在稳定性方面，我们从理论、实践
13601688112
两个维度来阐明我们的观点：
SAC执证编号：S1440521120002
①理论维度：针对稳定性问题逐一击破，已有多种解决方案
针对钙钛矿材料自身稳定性不佳，易受环境、界面因素影响造成发布日期：2022年08月24日
效率下降的问题，从改善材料配比、钝化缺陷、优化封装、改善
界面等多个角度已有解决方案。且钙钛矿材料对杂质容忍度远高市场表现
于晶硅，可以避免晶硅上常见的LID、PID和LeTID等衰减。我
14%
们认为，稳定性不佳已成为“伪命题”。4%
②实践维度：实验室器件稳定性快速提升，产业化稳步推进-6%
-16%
实验室层面，密封后的组件可以实现大于10000小时的稳定工作-26%
且无衰减。产业层面，已有厂商组件提供12年产品材料与工艺-36%
质保，25年线性功率输出质保。我们认为，钙钛矿组件预期寿命
2021/9/162022/1/162022/2/162022/3/162022/4/162022/5/162022/6/162022/7/16
将不输于晶硅。2021/8/16
2021/11/162021/12/16
专用设备2021/10/16上证指数
投资建议
稳定性“问题”不会限制钙钛矿电池的推广。我们不仅从理论和相关研究报告
实践角度阐述钙钛矿稳定性的进步，此外，考虑钙钛矿组件相比
【中信建投机械设备】降本增效步
晶硅组件的显著成本优势，市场对其寿命要求或将更加宽容。22.07.02履不停，HJT招标或将密集启动—
技术革新，设备先行。钙钛矿电池核心设备包括镀膜设备、激光—光伏设备系列报告
【中信建投机械设备】专用设备:光
设备、封装设备。（1）镀膜设备建议关注京山轻机、迈为股份、22.06.30伏设备系列深度报告：钙钛矿-道阻
捷佳伟创，其中，京山轻机全资子公司晟成光伏电池技术路线储且长，行则将至
【中信建投专用设备】拥抱TOPCon
备丰富，为钙钛矿干法镀膜设备的领导者，已有团簇型多腔式蒸22.04.20激光SE大时代——光伏设备系列报
镀设备交付多个客户端，并且近期与华中科技大学陈蓉教授课题告
【中信建投专用设备】激光加工设
组合作原子镀膜ALD技术开发，该技术可用于制备钙钛矿电池22.04.11备在光伏行业应用前景广阔——光
伏设备系列报告
及叠层组件的封装防潮层保护壳，以及SnO2、TCO等功能薄膜
【中信建投专用设备】专用设
层。（2）激光设备建议关注大族激光、海目星、迈为股份、杰普22.03.05备:2022年硅料硅片设备需求可能继
特、帝尔激光、德龙激光等。（3）封装设备建议关注京山轻机。续超预期
【中信建投专用设备】光伏设备系
22.01.24列深度：光伏电池片趋势及设备空
风险提示间探讨
产业推进不及预期风险、新增订单不及预期风险。
本报告由中信建投证券股份有限公司在中华人民共和国（仅为本报告目的，不包括香港、澳门、台湾）提供，由中信建投（国际）证券有
限公司在香港提供。同时请参阅最后一页的重要声明。
行业简称
行业深度报告
目录
一、钙钛矿电池具有效率和成本两大优势，但市场对稳定性仍有质疑.......1
1.1什么是钙钛矿电池？...................1
1.2钙钛矿电池理论值与实验室效率均已超过晶硅表现..........1
1.3钙钛矿电池/组件生产过程与晶硅大不同，更具经济性............3
1.4市场对钙钛矿电池稳定性存在质疑................4
二、理论维度：针对稳定性问题逐一击破，已有多种解决方案............4
2.1器件稳定性问题源于钙钛矿材料自身............5
2.1.1影响稳定性问题来源...............5
2.1.2目前实验室已有的改进措施.................6
2.2环境因素对材料稳定性的影响与改进方向............7
2.2.1影响稳定性问题来源...............7
2.2.2目前实验室已有的改进措施.................8
2.3界面因素对材料稳定性的影响与提升方向............9
2.3.1影响稳定性问题来源...............9
2.3.2目前实验室已有的改进措施...............10
三、实践维度：实验室器件稳定性快速提升，产业化稳步推进..........10
3.1钙钛矿组件稳定性不如晶硅的看法是“过去时”................10
3.2高效钙钛矿器件实验室稳定性持续提升...............11
3.3产业内已有产品提供与晶硅电池相同质保年限................13
四、投资建议.......................14
五、风险分析.......................14
请参阅最后一页的重要声明
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一、钙钛矿电池具有效率和成本两大优势，但市场对稳定性仍有质疑
1.1什么是钙钛矿电池？
钙钛矿是一类具有ABX3分子结构的晶体总称，可用于制备钙钛矿太阳能电池。此类氧化物最早被发现于
钙钛矿石中的钛酸钙化合物（CaTiO3），因此而得名，其英文名依据俄罗斯矿物学家LevPerovski名字命名为
Perovskite。钙钛矿分子通式ABX3中，A位离子为大半径阳离子，B位离子为小半径阳离子，X位离子为卤素
阴离子。根据材料组分区别，可以将钙钛矿材料大致分为三类：（1）复合金属氧化物、（2）有机杂化钙钛矿、
（3）无机卤素钙钛矿。后两类材料通常都包含卤素阴离子，适用于各类光电器件领域，其中有机杂化钙钛矿是
钙钛矿太阳能电池中使用最多的光活性层材料。
图表1：钙钛矿通用晶体结构图表2：钙钛矿电池工作原理
资料来源：CNKI，中信建投资料来源：CNKI，中信建投
1.2钙钛矿电池理论值与实验室效率均已超过晶硅表现
钙钛矿电池的优势主要包括高光吸收系数、高缺陷容忍度、带隙可调、制备工艺多样、具有透光性可做叠
层等。一方面，理论上，晶硅单结电池极限效率为29.7%，而单结钙钛矿电池可达到33%左右，钙钛矿叠层电
池则可达44%以上。另一方面，实验室数据来看，1954年5月，美国贝尔实验室开发出效率为6%的单晶硅太
阳能电池以来，晶硅直到2017年才达到26.7%的转换效率。而自2009年日本科学家Miyasaka制备3.8%的单结
太阳能电池起，经过十余年发展，2022年8月单纯钙钛矿电池的转化效率已经达到25.6%，2022年7月洛桑联
邦理工学院(EPFL)和瑞士电子与微技术中心(CSEM)共同创造了钙钛矿-硅叠层光伏电池新的世界纪录达到
31.3%，2022年6月全钙钛矿叠层电池效率已经达到28%。也就是说，过去十来年，钙钛矿太阳能电池在实验
室转化效率上取得了晶硅太阳能电池60余年的进展。
请参阅最后一页的重要声明
1
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图表3：钙钛矿叠层太阳电池拥有更高的理论光电转换效率
资料来源：中国科学技术大学，中信建投
图表4：钙钛矿电池实验室转换效率发展历程
时间研发团队电池类型转换效率
2009日本科学家Miyasaka单结钙钛矿太阳能电池3.80%
2011韩国成均馆大学Nam-GyuPark课题组单结钙钛矿太阳能电池6.50%
2012牛津大学HenrySnaithHE和MikeLee课题组单结钙钛矿太阳能电池10.00%
2012牛津大学HenrySnaith单结钙钛矿太阳能电池15.40%
2015韩国化学技术研究所以及成均馆大学单结钙钛矿太阳能电池17.90%
2016瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）单结钙钛矿太阳能电池19.60%
2017韩国蔚山国立科技研究所单结钙钛矿太阳能电池22.10%
2018中国科学院半导体研究所研究员游经碧课题组单结钙钛矿太阳能电池23.70%
2019.4韩国化学技术研究所（KRICT）单结钙钛矿太阳能电池24.20%
2019.8韩国化学技术研究所、麻省理工单结钙钛矿太阳能电池25.20%
2020.9香港城市大学、华盛顿大学单结钙钛矿太阳能电池25.50%
2021.1韩国蔚山国家科学技术研究所（UNIST）单结钙钛矿太阳能电池25.50%
2022.8中国科学院半导体所单结钙钛矿太阳能电池25.60%
2018牛津光伏（OxfordPV）硅/钙钛矿叠层太阳能电池27.30%
2018牛津光伏（OxfordPV）硅/钙钛矿叠层太阳能电池28.00%
2020.1亥姆霍兹中心（HZB）硅/钙钛矿叠层太阳能电池29.15%
2020.12牛津光伙(OxfordPV）硅/钙钛矿叠层太阳能电池29.52%
2021.11亥姆霍兹中心（HZB）硅/钙钛矿叠层太阳能电池29.80%
洛桑联邦理工学院（EPFL）和瑞士电子与微技术中
2022.7硅/钙钛矿叠层太阳能电池31.30%
心（CSEM）
2020.1美国能源部国家可再生能源实验室全钙钛矿叠层电池23.10%
2022.2加拿大多伦多大学EdwardH.Sargent教授全钙钛矿叠层电池26.40%
2022.6南京大学谭海仁教授课题组全钙位矿叠层电池28.00%
2022.6普林斯顿大学研究人员大面积钙钛矿叠层电池21.70%
资料来源：协鑫光电，中信建投
请参阅最后一页的重要声明
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行业深度报告
图表5：钙钛矿太阳能电池与晶硅电池效率提升历程
资料来源：协鑫光电，中信建投
1.3钙钛矿电池/组件生产过程与晶硅大不同，更具经济性
不同于晶硅路线要经历硅料、硅片、电池片、组件四个环节方可制备晶硅组件，钙钛矿组件制