钙钛矿光伏电池研发中心及中试基地平台建设项目可行性研究报告
思瀚产业研究院    2024-10-16

钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池，属于第三代薄膜电池的代表，包括单结钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池两种类型，具有高能量转化效率、价格低、重量轻、柔性大等特性。

当前晶硅电池效率已经逐步接近理论效率极限29.4%，而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟（S-Q）理论效率极限为33.7%，全钙钛矿叠层电池理论效率可达44%，目前晶硅-钙钛矿叠层电池实验室效率已达33.9%（隆基数据）。随着工艺技术不断突破，钙钛矿电池将进一步打开光电转化效率天花板。

根据《Organic-Inorganic Halide Perovskite Photovoltaics》，钙钛矿最初是指化学式为CaTiO3的矿物质以及拥有CaTiO3结构的金属氧化物，经过多年发展，目前演变为具备化学通式ABX3的物质都可被称为钙钛矿。钙钛矿材料的结构示意图如上图所示。

钙钛矿晶体为ABX3结构，一般为立方体或八面体结构。在钙钛矿晶体中，A离子位于立方晶胞中心，被12个X离子包围成配位立方八面体；B离子位于立方晶胞角顶，被6个X离子包围成配位八面体。A可选择甲胺（CH3NH3+，MA+）、甲脒（NH2-HC=NH2+，FA+）和Cs+等一价阳离子，B可选择为Pb2+、Sn2+和Ge2+等二价阳离子，X可选择I-、Cl-和Br-等卤素阴离子，当A或X离子选择多种配方体系时即构成混合离子钙钛矿。

钙钛矿层材质种类 较多且成本低廉。ABX3结构的化合物，其中A位、B位、X位均可迭代替换，可选的材质种类众多。据测算，目前元素周期表里86%的元素均可作为钙钛矿的ABX3的原材料。所以，钙钛矿电池相对于其他化合物薄膜电池具有原料易获取、可迭代、成本低的优点。

钙钛矿实验室效率提升和问题解决。钙钛矿自2009年开始应用于光伏电池发电，由日本科学家Kojima和Miyasaka将钙钦矿材料应用到染料敏化太阳能电池中，并实现了3.8%的光电转换效率。在各国实验室的研究推进下，钙钛矿电池单结转换效率迅速提升。

2012年研究小组使用固态spiro-OMeTAD作为空穴传输层以替代传统的液体电解质并制备出全固态钙铁矿太阳能电池，转换效率突破10%；2013-2015年得益于两步沉积法、氧化铝取代二氧化钦、采用阳离子交换等途径，钙铁矿太阳能电池转换效率相继突破15%和20%；2019年通过增强电荷载体管理，实现了25%的效率突破，2022年叠层钙钛矿再度实现29%的突破。

根据美国国家可再生能源实验室（NREL）在2023年7月公布的数据，单结钙钛矿太阳能电池的认证效率已经提升到了26.1%；在2023年11月的NREL报告中，隆基绿能自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率已达到33.9%。随着工艺技术不断突破，钙钛矿电池将进一步打开光电转化效率天花板。

针对钙钛矿存在的有关缺陷，如寿命短、面积不同时效率不统一、钙钛矿材料和器件稳定性不足等劣势，科研学术界仍不断钻研，并取得一定进展。2024年1月，陈江照和易健宏团队开发了一种多齿配体增强的螯合策略，通过管理界面缺陷和应力，来提高埋底界面的稳定性。他们采用膦酸酯修饰埋底界面，并减轻了界面残余拉应力，促进钙钛矿结晶，降低影响电池性能的界面能垒。该多齿配体调控策略，可适用于不同的钙钛矿组分，具有很好的普适性。由于显著减少了非辐射复合和显著提高的界面接触，膦酸酯修饰的器件实现了24.63%的功率转换效率，这是目前报道的空气环境制备器件最高效率之一。

钙钛矿电池的优点。钙钛矿与晶硅电池的光吸收波长互相补充，下表对比了钙钛矿电池与晶硅电池的各项性能参数指标。钙钛矿电池在期间厚度、透光性、弱光效应、吸光层纯度方向都具备明显优势。

钙钛矿电池相较晶硅电池存在以下五个主要优势：

优势一：钙钛矿材料原材料易得，原料成本低，价格周期性弱。

优势二：钙钛矿电池吸光层材料对杂质容忍度高（95%即可），远小于晶硅的99.9999%。

优势三：钙钛矿材料吸光系数高，厚度更薄（钙钛矿吸光层厚度可做到500nm左右，仅为晶硅硅片厚度的0.3-0.4%），原料使用量小。

优势四：钙钛矿电池能耗低，加工过程无高温环节，能耗最低可达到0.2元/w。

优势五：钙钛矿电池轻薄、吸光性好、透光度高，具备理想的柔性组件应用场景。这里将钙钛矿电池的应用可分为“柔性应用”与“刚性应用”。

柔性应用场景简单分为以下三部分，并且根据现有政策简单测算了一下，未来十四五期间，国内具备近5000亿的柔性组件应用场景（①BIPV即Building Integrated PV，即光伏建筑一体化，是将太阳能发电(光伏)产品集成到建筑上的技术；②BAPV即Building Attached Photovoltaic，主要指在现有建筑上安装的太阳能光伏发电系统；③CIPV（汽车集成光伏）领域处于起步阶段，可利用光伏全景天窗的功率输出约为数百瓦，主要用于支持供暖、通风和车载空调系统。）据测算，十四五期间，上述三个领域对应的市场规模可达5000亿元（此处不包括可穿戴便携充电设备）。

钙钛矿电池的高效率还可以拓展其“刚性”的应用场景，根据2022年8月发表的《钙钛矿光伏组件在集中式光伏电站中的应用前景分析》中论文提及数据，钙钛矿组件成本预期可低至100元/㎡以下，全资本金的内部收益率可高达19.97%。这样低成本单节钙钛矿电池在沙隔荒大基地项目中将会保有较强的竞争力。

钙钛矿行业投融资情况。钙钛矿电池从2020年开启多轮上涨行情。2020年初至2021年末，钙钛矿电池指数（8841634.WI）上涨超180%，政策催化、价格驱动、需求增长等多重因素推升光伏行业景气度。

2019年12月，欧盟发布《欧洲绿色协议》明确提出了在2050年实现碳中和的目标和一系列政策与行动；2020年9月，中国在75届联合国大会上首次在国际公开场合提出双碳目标，提出我国二氧化碳排放力争在2030年前达到碳峰值，2060年前实现碳中和；全球陆续达成发展可再生能源共识。中国光伏终端装机增长势头强劲，光伏行业内公司估值和业绩双轮驱动，钙钛矿电池行情随光伏整体行情同步上涨。

政策角度来看，2021年末国家能源局、科技局发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》，是钙钛矿发展政策强心剂，文件指导研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备，开发高可靠性组件级联与封装技术，研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池；开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效盏层电池制备及产业化生产技术研究。

2022年全年，《“十四五”可再生能源发展规划》、《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》等多项政策多次提到促进钙钛矿产业研究发展，为钙钛矿发展铺就政策底色。

资本角度来看，2021-2022年，钙钛矿领域整体投资额已近百亿元，大部分风险投资发生在2022年。2022年12月21日，协鑫光电宣布完成5亿元人民币B+轮融资，此轮融资由淡马锡投资、红杉中国、IDG资本三家联合领投，川流投资等机构跟投，协鑫科技持续加码。

能源央企押注钙钛矿，大力研发促进产业化。华能集团是最早从事钙钛矿技术研发的能源企业，于2013年开始基础理论研究，2015年着手实验室级小面积钙钛矿研发，效率达到18.8%，进入国内领先水平；2019年，小面积电池效率突破22.8%，同年进行工艺放大，100平方厘米电池模组效率达到18%；2020年，华能开启产业化进程，建设大面积模组中试实验线；2021年3月，首片三代线级别（3500平方厘米）钙钛矿光伏组件正式下线。

2021年12月，华能大面积钙钛矿光伏组件转换效率经第三方检测达到15.51%。2022年11月，认证转换效率突破18.5%。华能方面表示，这是公开报道首次基于3500平方厘米大面积组件上实现的最高效率，是华能集团从小面积钙钛矿研发到大面积产业化的重要阶段性进展。

2023年12月25日，中国华能集团有限公司青海分公司共和塔拉滩30万千瓦光伏建设项目成功并网发电，该项目部分运用了最新钙钛矿电池组件，是由中国华能牵头建设的全球最大商用尺寸兆瓦级钙钛矿组件光伏示范项目。

国家电投：国家电投集团中央研究院于2019年底开始启动叠层电池技术研究，于2022年7月完成第一阶段实验室验证，2023年3月，中央研究院自主研发的钙钛矿/硅异质结两端叠层电池（5×5mm）效率达到27.69%，截至2023年末，经第三方机构测试，小面积叠层电池效率已达29.4%，并同时在进行面向产业化的大面积叠层电池技术开发。

中国能建：中国能源建设集团与中国电力科学研究院有限公司在2022年11月宣布，将联合众能光电成立零碳院，专注于第三代光伏技术等新技术的研发与应用，支撑具有中国特色国际领先的太阳能发电产业的发展。

华电集团：华电集团旗下的华电重工于2023年3月在投资者关系活动会上表示，华电重工拟在“十四五”期间，紧跟异质结、钙钛矿等行业新技术应用，进入光伏制造环节，补足华电集团光伏产业链制造短板，积极发展支架制造，补足产品短板，适时开发外部市场，发展成为国内一流的光伏装备提供商。

中核集团：中核集团旗下主要上市公司中国核电于2023年6月27日通过了《关于柔性、刚性钙钛矿商业级中试产线研发科研项目立项的议案》，议案表示中国核电2022年钙钛矿项目科研工作有序推进；重点项目钙钛矿太阳能电池项目加速研发。2023年将重点加速钙钛矿太阳能电池产业化进程。

技术不断突破，钙钛矿产线布局加速。光伏企业研发跟进，钙钛矿电池及组件效率频繁突破。电池效率方面，2023年内，曜能科技在25m^2钙钛矿/晶硅两叠层电池的稳态效率实现了从29.57%到31.46%的进步，小面积钙钛矿/晶硅串联叠层电池稳态转换效率从32.44%上升至33.14%。通威股份基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池效率已达到31.68%。2023年11月，隆基绿能自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率已达到33.9%。

组件效率方面，协鑫光电在2023年取得了钙钛矿单结组件转化效率18.04%（2m^2），叠层组件效率26.17%（1032cm^2）和26.34%（2048cm^2）的成绩。曜能科技于2023年11月宣布，其在商业级M6规格硅片上制备的钙钛矿/晶硅串联叠层电池组件转换效率达到25.45%。该结果超越了所有晶硅单结技术路线，超过NREL晶硅冠军组件效率0.75pct，商用组件提效前景可期。

随着钙钛矿技术的持续进步，行业内钙钛矿产线布局加速。主要钙钛矿企业自2021年起陆续搭建投产百兆瓦级钙钛矿产线：2021年协鑫光电100MW钙钛矿产线建成投产；2021-2022年，纤纳光电、极电光能、无限光能陆续获得融资，纷纷布局MW级产线；

2023年4月，总投资30亿元的极电光能钙钛矿产业基地项目正式开工，计划建设全球首条1GW钙钛矿光伏生产线、100吨钙钛矿量子点生产线、研发创新中心及总部大楼，钙钛矿产业化进入GW级时代，此后，多个GW级产线动工。2023年12月29日，极电光能宣布其建设中的全球首条GW级钙钛矿组件生产线项目即将封顶。

产业化应用方面，2023年7月，纤纳全球首个钙钛矿渔光互补电站在浙江衢州并网运行。衢州生产基地项目总体规划5GW，总投资54.6亿。

根据各厂商披露数据整理，2023年钙钛矿产能预计为0.88GW，2024年预计新建成产能约4.85GW。目前钙钛矿产能规划已经初见规模，未来钙钛矿市场潜力无限。

钙钛矿正在0-1突破的时刻，有望成为未来主流路线。

钙钛矿产业化优势分析：

原材料充足且成本低廉、产业链精简

晶硅电池路线要经历硅料、硅片、电池片、组件四个环节，产能和价格都由上游传导，经常会出现价格波动大、扩产周期长、周期性明显的特点。而钙钛矿产业链较短，通过采购化工原材料，即可在同一间工厂完成最终组件产品的交付，大大缩短了产品生产交付周期。

钙钛矿工艺流程包括薄膜制备、激光刻蚀、封装步骤，生产过程耗时较晶硅大幅缩短，能耗也大为降低。钙钛矿组件中钙钛矿原材料成本通常只占5-8%，且价格稳定，远低于晶硅组件中成本超过三分之一且价格波动剧烈的硅料。根据协鑫光电预计，进入量产的钙钛矿组件成本为0.5-0.6元/瓦，是晶硅组件极限成本的50%。

效率上限高

追求高转换效率是光伏电池发展的核心，钙钛矿电池具有更高的极限效率。当前晶硅电池效率已经逐步接近理论效率极限29.4%，而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟（S-Q）理论效率极限为33.7%，全钙钛矿叠层电池理论效率可达44%+。在产业化推进过程中，钙钛矿也已经确实逐步实现了量产转化效率的提升。

产业化主体具备资金技术优势

①当前钙钛矿产业化进展领先企业大量背靠国资及大集团

万度光能——宜昌国投集团：万度光能的股权结构中，鄂州市昌达投资控股集团有限公司持股4.62%，宜昌国有资本投资控股集团有限公司持股9.1%，均为国有独资企业。当前万度光能3GW组件项目已开工。

极电光能——长城控股集团：2022年8月16日，长城控股集团与江苏省锡山经济技术开发区签约战略合作，极电光能全球总部及钙钛矿创新产业基地项目、长城旗下蜂巢易创第三代半导体模组封测制造基地项目落地锡山经济技术开发区，计划投资38亿元。当前极电光能已有GW级项目布局。

协鑫光电——协鑫集团：协鑫光电背靠协鑫集团，收获宁德时代、腾讯融资。2020年，协鑫光电的Pre-A轮拿下1.8亿元融资，主要投资方包括昆山高新、凯辉基金、瑞庭投资等。其中，瑞庭投资的实际控制人为宁德时代董事长曾毓群；2022年5月，协鑫光电完成B轮融资，腾讯成为B轮唯一投资人，协鑫光电注册资本从6259.26万元增加到7357.68万元。2023年12月27日，总投资50亿元的协鑫光电钙钛矿GW级项目在江苏昆山高新区奠基，建设全球首条大规格2GW钙钛矿生产线。

②钙钛矿赛道扩容，各行业巨头涌入

宁德时代：2022年5月，宁德时代表示钙钛矿研究进展顺利，正在搭建钙钛矿中试线；2023年10月，宁德时代申请一项名为“钙钛矿电池、光伏组件、光伏系统和用电装置”的专利；

华纳集团：2022年12月，房地产巨头华纳集团与中国石油大学(华东)材料学院举办东营钙钛矿电池研发中心签约仪式，将建设联合实验室，打造产学研一体化平台；

比亚迪：2023年11月，新能源车巨头比亚迪在投资者活动中提及，比亚迪已拥有专业的太阳能技术研发团队，在研发方面不断加大投入，并成立光伏技术研究院。同时将积极布局钙钛矿电池技术，推动电池转换效率屡创新高；

京东方：2023年11月，全球显示面板龙头京东方进行了钙钛矿光伏项目启动仪式，正式进军钙钛矿赛道；

从上市公司市值角度来看，截至2023年末，注资协鑫光电发展钙钛矿的腾讯控股市值超25000亿，宁德时代、比亚迪市值分别在超7000亿和近6000亿水平，京东方A和华能国际市值同样过千亿，这五家投资钙钛矿企业总市值超40000亿。相对来说，投资异质结企业市值最高仅在百亿水平。无论是国资背景还是各行业巨头，布局钙钛矿的企业均具备雄厚的资金实力，具有推动技术发展所需的资源和灵活性，可以大量投入研发创新，为推进钙钛矿产业化奠定坚实基础。

③国内研发启动较早，专利众多

过去十年间，国内大学及企业从事了大量钙钛矿相关技术研发。从2014年有国内钙钛矿相关专利公开起，截至2023年末，国家知识产权局可查钙钛矿太阳能电池相关专利四千余项，其中有效发明专利约1171项（截至2023年末国内异质结太阳能电池相关有效发明专利约211项）。

钙钛矿电池工艺路线进展。目前钙钛矿材料多以多晶和量子点（QDs）两种晶态形式成膜，在制备大面积全无机钙钛矿太阳电池时通常采用溶液处理和气相沉积两种制备方式。尽管溶液旋涂法是目前实验室中最常用的制备工艺，但随着电池尺寸的增大，其制备的全无机钙钛矿薄膜的均匀性显著下降，限制了大面积全无机钙钛矿太阳电池的发展。因此，研究人员提出了许多其他制备工艺来提高大面积全无机钙钛矿太阳电池的性能。

根据不同的材料性质，需要选择满足有三个关键因素：性能、成本和稳定性。除了使用合适的材料和器件结构来提高性能和稳定性，制造工艺的优良程度也对器件的性能和稳定性至关重合适的制备工艺来提高器件的性能。

下表对全无机钙钛矿太阳电池的制备工艺进行了分类，其中溶液处理技术包括旋涂法（一步旋涂法和两步旋涂法）、喷涂法（喷涂印刷，喷涂沉积，喷涂热解，超声波喷涂）、狭缝式涂布法、刮涂法、喷墨打印法和真空闪光辅助解法等，而气相沉积技术主要包括化学气相沉积法、顺序蒸发法、共蒸法、闪蒸法、真空热蒸发法和多流气刀法等。

目前，工业界制备钙钛矿电池的主流路线包括PVD→PVD→狭缝涂布→RPD（或PVD）→PVD、PVD→狭缝涂布→狭缝涂布→狭缝涂布→PVD和PVD→PVD→气相沉积→PVD→PVD三大类，不同路径均有各自优缺点，目前主流产业公司更倾向于PVD→PVD→狭缝涂布→RPD（或PVD）→PVD路线。

钙钛矿电池主要由TCO导电玻璃、电子传输层、钙钛矿光电吸收层、空穴传输层与金属背电极五部分构成。根据极电光能的《钙钛矿产业化现状及建议》显示，目前单结钙钛矿电池的材料成本占比达75%，这里主要包括溶剂、浆料、靶材、无机化合物以及其他蒸镀材料等。

（一）项目背景

1、钙钛矿电池概述

钙钛矿（Perovskite）指一大类化合物，具有与矿物钙钛氧化物相同晶体结构。其化学成分简写为AMX3，其中A通常代表有机分子，M代表金属（如铅或锡），X代表卤素（如碘或氯）。

钙钛矿属于第三代太阳能电池。钙钛矿型太阳能电池（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，属于第三代太阳能电池，具有高转换效率。

从光伏电池发展历程来看，第一代是以硅材料为基本材料的太阳能电池，是过去及目前最成熟的主流商业电池，量产技术十分成熟；第二代是薄膜电池，以铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)电池为代表，但其制备过程复杂，难度较高，所需金属材料均为稀有金属，储量较少，商业价值较低，因此发展速度较慢。钙钛矿属于第三代太阳能电池。钙钛矿型太阳能电池（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，属于第三代太阳能电池，具有高的光电转换效率和低成本的优势。

钙钛矿（Perovskite）指一大类化合物，具有与矿物钙钛氧化物相同晶体结构。其化学成分简写为AMX3，其中A通常代表有机分子，M代表金属（如铅或锡），X代表卤素（如碘或氯）。金属卤化物钙钛矿（MHPs）作为一种极具前景的光伏材料，在过去的几十年里受到了广泛的关注。

但金属卤化物钙钛矿不同于氧化物钙钛矿，它具有卤化物阴离子而非氧化物阴离子。钙钛矿太阳能电池从特性上具备第一代晶硅电池稳定高效低成本的优点以及第二代无机薄膜电池理论效率高且制备流程简单的优点，使用低成本原材料换取更高的理论效率，推动光伏行业提效降本、打开远期市场空间的下一代太阳能电池技术。

钙钛矿太阳能电池与传统光伏电池拥有类似的层级结构。主要由五层组成，包括透明导电基底、电子传输层（ETL）、钙钛矿吸光层、空穴传输层（HTL）、金属电极。

1）透明导电基底：主要作用为承载其他材料和收集光电子。透明导电基底一般采用氧化铟锡导电玻璃（ITO）或者氟掺杂的氧化锡导电玻璃（FTO）制成，本质是高可见光透过率、低电阻率的透明电极。作为其他材料的载体，光线由此射入，将收集到的光电子传送至外电路。

2）电子传输层（ETL）：主要负责传输电子并抑制电子回流。由致密TiO2和介孔TiO2两层材料组成。其中，致密TiO2用于阻止导电基底与钙钛矿的直接接触，避免空穴向导电基底传输；介孔TiO2为钙钛矿生长提供框架与支撑，形成多孔TiO2/钙钛矿混合层，用于传输电子。制备环节中，先将ETL材料涂布在基底上，随后进行高温处理，以形成良好的电子传输通道。

3）钙钛矿吸光层：主要负责吸收太阳光并转化为电荷载流子。钙钛矿材料通常采用有机铅卤化物或者全无机铅卤化物等材料，典型代表为碘化铅甲胺（MAPbI3，MA=CH3NH3+）。这些材料能吸收太阳光，产生光电子，实现光电转换。

4）空穴传输层（HTL）：主要负责提取和传输光生空穴并抑制空穴回流。常用的HTL材料包括Spiro-OMeTAD等。制备环节中，先将HTL材料涂布在电子传输层（ETL）上，随后进行热处理或光处理，以形成良好的空穴传输通道，用于提取与传输光生空穴。

5）金属电极：主要负责传输电荷并连接外电路。通过在空穴传输层外面蒸镀一层金、银或铝制成，作用是提高电极的导电性能，用于传输电荷并连接外电路。制备环节中，采用真空蒸发或溅射等方法将金属材料沉积在HTL上，形成透明、导电的电极膜。随后进行热处理或光处理，以优化电极性能并提高电池的光电转换效率。

单结钙钛矿电池根据电子传输层的形貌结构，可分为介孔结构和平面结构两种类型，其中平面结构又分为正反式两种。

从结构特点来看，介孔结构是最早诞生的钙钛矿电池结构，其主要特点在于采用二氧化钛作为介孔骨架，实现电子的转移运输，具有成膜均匀光滑、光电转换效果好等优点。介孔能够扩大TCO与钙钛矿的接触面积，有利于电荷提取，提高转换效率，但制造介孔需要450℃以上的高温，且会由于紫外光引起的表面吸附氧的解吸附而导致电池不稳定，因此使用较少。

根据电子传输层位置分类，平面钙钛矿太阳能电池结构又可以分为正式结构（n-i-p）和反式结构（p-i-n）两种类型，其中n代表电子传输层（ETL），i代表钙钛矿吸光层，p代表空穴传输层（HTL）。正式平面结构与介孔结构较为类似，但不存在介孔电子传输层，制备工艺更为简单。

但正式结构的空穴传输层在核心的钙钛矿层上面，所以在选材的温度耐受性和性能平衡上，尚存在较多难点，且迟滞效应比反式结构明显，当前多存在于实验室研究领域。反式结构比正式结构的工艺更简便价廉、低温成膜、更适合与传统光伏电池结合叠层器件等。同时因为反式（p-i-n）结构的空穴层选材，更有利于抑制迟滞效应。

但效率低于正式结构2%左右，以及电子传输层用材偏贵和热稳定性差。基于成本，稳定性等因素考虑，目前商业化主流的钙钛矿电池结构是反式结构。

2、钙钛矿电池的优势

钙钛矿晶体结构稳定，原材料廉价易得。广义的钙钛矿其实是指具有ABX3型的化学组成的化合物，A位通常是有机或无机阳离子，B位是金属阳离子，X位则是卤族阴离子，共同构成有机无机杂化钙钛矿，且A，B，X离子分别可选择一种或多种配方体系，A离子一般可选择甲胺（CH3NH3+，即MA+）、甲脒（NH2-HC=NH2+，即FA+）和Cs+等一价阳离子。

B可选择的有亚铅离子（Pb2+）、亚锡离子（Sn2+）和亚锗离子（Ge2+）等二价阳离子，X可选择的有碘离子（I-），溴离子（Br-）和氯离子（Cl-）等卤素阴离子。ABX3钙钛矿结构中，其中B与X形成正八面体对称结构，位于八面体的中心，A分布在八面体组成的中心形成立方体，晶体结构稳定。且由于金属卤化物钙钛矿所需的碳、氮、氢、铅、碘是自然界常见元素，均非稀有金属等高价材料，所以钙钛矿电池原材料可以说是廉价易得。

带隙可调整，适合用作叠层电池。由于ABX3是一种人工设计的材料，因此钙钛矿电池可以通过改变替换ABX3结构中的部分离子配方，从而调控钙钛矿材料的带隙，使其更接近单结太阳能电池的理想值（33%）。

带隙调节直接影响钙钛矿太阳能电池的性能，如光电转换效率、开路电压、填充因子等，钙钛矿太阳能电池的带隙通常调节在1.2~3eV之间。一般来说，对于较小的带隙材料（如CH3NH3PbI3），可以通过引入杂质离子（如Cl-、Br-等）来调节带隙；对于较大的带隙材料（如CsPbBr3），可以通过温度处理来实现带隙调节。

通常情况下，带隙较小的钙钛矿太阳能电池（如CH3NH3PbI3）具有较高的光电转换效率，但开路电压较低；带隙较大的太阳能电池（如CsPbBr3）则具有较高的开路电压，但光电转换效率较低。同时，带隙可调也使得钙钛矿电池适合作为叠层电池的顶层，与底层电池吸收不同波段的光谱。

光谱响应范围广，理论效率高于晶硅电池。叠层电池对太阳光光谱响应范围更宽，光能的吸收更高，因此具有更高的转换效率，双结和三结电池理论效率分别达到46%和50%。最常用的纯碘的钙钛矿材料（MABPI3），带隙约为1.55eV，对应的吸收带边为800nm，可吸收整个可见光谱内的光子，且吸收系数高。而传统硅晶电池，由于硅的带隙为1.12eV，因此单晶硅电池理论效率上限为29.4%，远低于钙钛矿电池理论值。

弱光效应优秀，同环境下发电量多于晶硅电池。冬季是一年中获得太阳辐射最少的季节，且雾霾天气较多，容易造成阳光遮挡，光伏电站长期处在辐照度显著低于标准光照的弱光环境中，组件的弱光发电性能对最终发电表现非常重要。根据极电光能发布的数据，经户外实证测试，在200W/m²、400W/m²、600W/m²的太阳辐射度下，钙钛矿组件的发电量要显著高于晶体硅组件。

随着辐照度的降低，钙钛矿组件的相对效率逐渐升高，当光照强度达到600W/㎡—800W/㎡的时候，钙钛矿组件的相对效率达到最高，为标准光照下的111%。晶硅组件辐照度在700-1000W/㎡区间内，组件效率与标准光强下的效率相当，当辐照度低于100W/㎡时，其组件效率仅为标准条件下的96%左右，而钙钛矿组件即使在辐照度低于100W/㎡时，组件效率仍然为标准条件下的104%。

从极电自建的户外电站最新的实证数据来看，钙钛矿组件阵列每天早晨比同地区晶硅组件阵列平均早启动约25分钟，晚上晚关断约20分钟，每天工作时长多出45分钟左右，这也直观地展示了钙钛矿组件优秀的弱光发电性能带来的实际增益。相较于冬季同等条件下的晶硅组件，弱光发电增益能力可为钙钛矿组件带来约9.3%的额外发电。

相较于其他类型光伏电池，钙钛矿太阳能电池发展迅速。2009年，日本科学家宫坂力（Tsutomu Miyasaka）首次选用有机-无机杂化的钙钛矿材料碘化铅甲胺（CH3NH3PbI3）和溴化铅甲胺（CH3NH3PbBr3）作为新型光敏化剂，取代染料敏化太阳能电池中的染料，制备出全球第一个具有光电转换效率的钙钛矿太阳能电池器件，并分别获得了3.8%和3.1%的PCE，开启了钙钛矿太阳能电池从无到有的一步。

在短短十余年时间内，钙钛矿电池效率节节高攀，2022年已逼近硅晶电池效率，2023年钙钛矿电池实验室效率更上一层楼，单结钙钛矿效率达到26.1%，组件量产效率达到18%。长远来看，钙钛矿太阳能电池有望逐步赶超硅晶电池并超越其极限效率，在未来成为新一代太阳能电池的主力军。

钙钛矿相较传统晶硅电池拥有成本和理论效率的优势，但在稳定性方面有欠缺。效率方面，根据NREL统计，截止2024年1月底，单结钙钛矿电池最高效率为26.1%，单晶硅电池最高效率为27.6%，但钙钛矿电池还有叠层电池等发展路径，钙钛矿/硅叠层太阳能电池的光电转换效率高达34.6%明显优于晶硅电池。成本方面，钙钛矿电池理论单瓦成本也显著低于晶硅电池。

稳定性方面，晶硅电池稳定性极佳，拥有25年以上寿命，大多能使用30年，而钙钛矿电池由于技术尚未成熟，目前光照工作稳定性达到10000小时的报道十分稀少，基于光热敏感材料的很多新型光伏技术都要求将持续光照老化实验做到10000小时，才有可能保证足够的户外使用寿命，所以钙钛矿稳定性是目前商业化最大难点。

3、项目提出

对于未来光伏技术发展而言，钙钛矿是重要方向之一。在陕西科技局和新会园区管委会支持下，由深圳大学物理与光电工程学院微纳光电子团队与产业化公司陕西光电联合搭建了钙钛矿电池生产示范线，计划总投资1.8亿元，一期投入3000万元建设钙钛矿光伏电池300*300mm中试示范线。该示范线的建设运营将为当地乃至于粤港澳大湾区钙钛矿技术的高质量发展提供强大支撑。

示范线作为当地首个钙钛矿项目，将对其发展钙钛矿技术起到奠基作用。“示范线以免费提供作为纽带，拉动装备单位与组件单位深度融合，推动新技术验证与技术迭代，加速大湾区钙钛矿产学研生态协同，实现材料、工艺、装备多方共赢。同时，也为科研院所公共技术服务平台探索一种新的‘平台+’运营模式。”

（二）项目名称

陕西省西咸新区钙钛矿光伏电池研发中心及中试基地平台建设项目

（三）项目建设性质

新建项目。

（四）项目拟建地址

项目一期拟建地址为陕西省西咸新区沣西新城沣景路以北兴园路。 项目二期拟建地址为陕西省西咸新区沣西新城沣景路以东十字东北角。 项目建设工期为2年，拟分两期投入，其中项目一期建设工期为1年，项目二期建设工期为1年。

（五）项目建设内容及规模

项目计划分三期投资。其中，项目一期拟在双碳实验室11栋1-2层，每层750平方米，合计1500平方米厂房，投资约3000万元，建设1MW钙钛矿光伏电池300mm*300mm中试示范平台；项目二期拟在双碳产业园光电产业园5号厂房1、2、3层，共20590.57平方米，投资约1.5亿元，建设100MW钙钛矿光伏电池1200mm*600mm生产线，项目二期年产值约2亿元，年纳税2000万元；项目三期规划在钙钛矿太阳能电池生产线及创新研发中心，总投资约25亿元，建成后形成年产2GW钙钛矿太阳能电池组件的生产能力，预计年产值40亿元，年纳税4亿元。（注：由于项目三期落地时间距今较长，本报告主要针对项目一期、二期进行可行性分析，待三期落地时再进行具体分析，以下“项目”指“项目一期、二期”）

（6）项目投资估算及资金筹措

项目总投资估算为16,000.00万元。其中，固定资产投资15,212.13万元（含建安工程费、设备购置费、预备费等）；铺底流动资金1,687.87万元。项目资金投入由企业自筹、银行贷款及政府科创基金等方式解决。

（七）项目生产规模

项目建成投产后，可新增年产103MW钙钛矿太阳能电池组件的生产能力，达产年营收预计可达1.98亿元，可实现纳税2,230.43万元（达产年，含所得税）

（八）项目建设的必要性

1、本项目有利于促进能源结构转型，助力低碳战略目标实现

随着全球气候变暖及化石能源消耗迅速，能源资源的开发利用带来了气候问题，发展绿色低碳经济成为全球实现可持续发展的重要举措。为尽快实现全球温室气体排放达峰和温室气体净零排放的目标，全球多个国家签署《巴黎协定》对气候变化作出统一安排，要求实施长期国家低排放战略。

世界主要经济体也提出碳中和的发展目标，清洁低碳能源迎来良好的发展机遇。根据国际能源署（IEA）报告显示，能源结构逐渐向可再生能源转型，到2050年全球可再生能源在一次能源的占比最高将增长到65%，其中光伏和风能占据可再生能源发电总量的近70%。太阳能作为储备量丰富的清洁能源在全球能源结构调整中占据重要地位，需求不断增长。

据国际能源署（IEA）《2050年全球二氧化碳净零排放路径》预测，到2030年之前，太阳能光伏年度新增装机达到630GW，能够显著减少二氧化碳（CO2）的排放。太阳能光伏发电成为全球实现低碳战略的重要手段之一。

本项目是在全球低碳、绿色可持续发展的背景下，积极布局太阳能光伏产业，开展太阳能光伏电池及组件的生产建设，为太阳能光伏产业提供关键核心组件，有利于促进全球能源结构化转型，助力低碳战略目标的进一步实现。

2、顺应国家光伏产业升级需要，助力双碳目标

光伏行业是我国达到国际领先水平的战略性新兴产业之一，2020年国家提出“力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和”的目标，奠定了光伏未来主体能源地位。光伏技术路线主要包括PERC、TOPCon、HJT、IBC以及钙钛矿等。

其中，钙钛矿电池具有光电转换效率高、制造成本低、轻质化、高产业链集中度等优势，相较于晶硅电池有更高的转换效率和更低的生产成本。光伏行业头部企业近年来逐渐布局钙钛矿技术路线。多家钙钛矿电池企业获得资本市场融资，部分领先企业百MW级量产中试线已经投产，多家企业百MW级产线将于今年投产，已有企业对GW级产线进行布局，预计2025年将有GW级产线落地。

相较于晶硅太阳能电池，钙钛矿电池技术目前处于较为早期的发展阶段，但其高效率、低成本的特点使其发展空间大，大规模量产需要相关材料体系和制备工艺快速试错迭代。本项目拟通过组建更完善的研发和产业化团队，结合项目方在太阳能电池技术领域的丰富行业经验，通过本项目的投资建设加快稳定性更高的GW级钙钛矿太阳能电池产线落地，为国家实现双碳目标贡献力量。

3、有利于公司把握光伏钙钛矿的发展潜力，实现快速发展

全球钙钛矿电池产业化进度分为研发阶段（2009-2021 年）、成果转化中试阶段（2018-2025 年）、产业化应用阶段（2025 年以后）三个阶段。目前，钙钛矿产业化发展主要在中国，处于小批量产品试制、中试线逐步建设时期，其中单结钙钛矿组件产业化进展较为领先。

基于当前行业内主要企业的产能规划，预计2026年钙钛矿国内总产能突破25GW，钙钛矿制造行业2026年的年产值有望突破400亿元。

整体而言，当前我国光伏钙钛矿产业链的材料、工艺、设备还处于大规模量产前的验证阶段，大面积制备的稳定性和成本效率兼顾的问题亟待解决。面对光伏钙钛矿巨大的市场规模和当前产业格局还未确定的情况，项目方必须加大对光伏钙钛矿领域的持续投入，以巩固先发优势并争取更大的市场份额，实现项目钙钛矿太阳能电池组件业务的快速发展。

4、推进园区智慧化建设，构建低碳、绿色园区

智能制造基地建设项目通过推进园区智能物流系统和智能能源管理系统，对园区的资源和能源进行整体规划。智能物流系统通过建立智能仓库和智能物流系统，一方面提升仓库的空间利用率，缓解公司物料存储压力，物流的机械化、自动化能大幅减少劳动人力支出，降低公司整体的运营成本。

另一方面通过智能化建设实现各个部门子系统的互联互通，提升管理信息化水平，实现针对库存的精细化、精准化、自动化、信息化和网络化的智能化管理与控制。智能能源管理系统通过增加屋顶光伏系统、储能系统、建立智慧能源管理系统并改造园区电力及监控管理系统等方式，实现能耗监测、能源结构优化、用能管理等应用，使得新能源、储能、智慧能源管理互相协调支撑，扩大并优化能源供给，构建“绿色、低碳、节能、环保”园区，实现节能减排、降本增效、提高能源利用率的发展方式。

（九）项目建设的可行性

2021年10月，国家发改委、国家能源局等九部门联合印发了《“十四五”可再生能源发展规划》，提出“掌握钙钛矿等新一代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术”及“开展新型高效晶硅电池、钙钛矿电池等先进高效电池技术应用示范，以规模化市场推动前沿技术发展，持续推进光伏发电技术进步、产业升级”。

2021年11月，国家能源局、科学技术部联合印发了《“十四五”能源领域科技创新规划》，提出“积极发展新型光伏系统及关键部件技术、高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术”。

2023年1月，工业和信息化部等六部门发布《关于推动能源电子产业发展的指导意见》，将“发展先进高效的光伏产品及技术”列为重点之一，提出“支持高效低成本晶硅电池生产，推动N型高效电池、柔性薄膜电池、钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用，提升规模化量产能力”。

综上，大力发展和加快钙钛矿及钙钛矿叠层电池技术研发及产业化，已经成为国家战略性目标规划，符合国家的政策指导方向。

‌中试是连接原创科研成果和产业化之间的桥梁，是实现科技成果产业化的关键环节。‌中试解决了科技成果从实验室走向实际应用过程中遇到的各种工程问题，如工程放大、运行参数、安全环保等，是科技成果实现产业化和市场化的重要一环‌。

中试的主要任务是验证、审视并优化原始成果或技术理论，确保生产的安全性、经济性、工艺的可操作性以及产品性能的稳定性。通过对实验室研(试)制成功的样机、新材料、新工艺等进行技术检验和流程检测，提高产品的制造、应用、市场和商业模式的成熟度，最终使产品市场化，成为标准化的创新产品‌。

中试与产业化项目的关系可以理解为：原创科研成果是“0-1”的原始创新，产品产业化是“100-N”的批量生产，而中试则是实现“1-100”的熟化突破，解决工程放大、运行参数、安全环保等科学家无从下手的各类工程问题‌1。中试平台作为科技成果产业化的“转化器”和上下游产业链的“衔接器”，聚集人才和项目，帮助科技成果转化跨越“死亡之谷”，赋能产业高质量发展‌。

2024年1月，工业和信息化部、国家发展改革委联合印发了《制造业中试创新发展实施意见》，提出“到2025年，我国制造业中试发展取得积极进展，重点产业链中试能力基本全覆盖，数字化、网络化、智能化、高端化、绿色化水平显著提升，中试服务体系不断完善，建设具有国际先进水平的中试平台5个以上，中试发展生态进一步优化，一批自主研发的中试软硬件产品投入使用，中试对制造业支撑保障作用明显增强。到2027年，我国制造业中试发展取得显著成效，先进中试能力加快形成，优质高效的中试服务体系更加完善，中试发展生态更加健全，为产业高质量发展提供有力支撑。”

2024年9月，为落实《制造业中试创新发展实施意见》（工信部联科〔2024〕11号），加快布局建设一批制造业高质量发展急需的中试验证平台（以下简称中试平台），提高科技成果转化和产业化水平，工业和信息化部发布《工业和信息化部办公厅关于加快布局建设制造业中试平台的通知》，提出“围绕国家战略与产业发展急需的关键领域，引导有条件的建设主体因地制宜采取相应的建设模式、发展策略和举措，‘一类一策’推进中试平台建设。

计划到2027年，在有条件的地方培育建设一批省部级制造业中试平台，遴选认定若干个辐射范围大、转化能力强、发展机制好、具有国际先进水平的国家制造业中试平台，推动传统产业、新兴产业、未来产业技术成果工程化突破和产业化应用，切实提高创新成果技术价值和质量水平，加快解决成果转化落地难题，显著提升制造业创新能力和产业链现代化水平。”

2024年6月，广东省人民政府印发了《广东省人民政府办公厅关于加快构建现代化中试平台体系推动产业科技互促双强的实施意见》，提出“坚持创新驱动，加速国产材料、装备及技术工艺的验证熟化与产业化，实现高水平产业科技互促双强。按照‘授牌一批、新建一批、提升一批’，近期优先认定和集中资源建设一批亟需‘锻长板、补短板、惠中小’的省中试平台，后续逐步建立覆盖全省重点产业领域的中试平台体系。

到2025年，建成30—50家功能定位清晰、服务实力强劲、运营管理高效、战略意义显著的省中试平台，其中5—8家达到国内行业标杆水平，2—3家具有国际竞争力和生态主导力，全省现代化中试平台体系初步成形。到2027年，初步实现中试服务能力对全省主要产业领域全覆盖，现代化中试平台体系基本建成，中试公共服务能力在国内处于领先水平，高效服务和政策保障体系更加完善，中试产业生态更加健全，加快形成新质生产力，有力支撑全省经济高质量发展。”

本项目主要是生产研发钙钛矿太阳能电池组件产品，根据国家发展和改革委员会《产业结构调整指导目录（2024年本）》，该项目属于目录中鼓励类项目“五、新能源；2．可再生能源利用技术与应用：太阳能热发电集热系统、高效率低成本太阳能光伏发电技术研发与产业化、系统集成技术开发应用，逆变控制系统开发制造，太阳能建筑一体化组件设计与制造，高效太阳能热水器及热水工程，太阳能中高温利用技术开发与设备制造，海洋能、地热能利用技术开发与设备制造，可再生能源供暖技术的开发与应用”。

同时，本项目不属于《市场准入负面清单》（2022 年版）的禁止准入项目，亦不属于《产业结构调整指导目录（2024年本）》规定的“限制类”和“淘汰类”中所列各条款。

因此，本项目符合国家产业政策要求，在产业政策上具备可行性。

完整版可行性研究报告依据国家部门及地方政府相关法律、法规、标准，本着客观、求实、科学、公正的原则，在现有能够掌握的资料和数据的基础上，主要就项目建设背景、需求分析及必要性、可行性、建设规模及内容、建设条件及方案、项目投资及资金来源、社会效益、经济效益以及项目建设的环境保护等方面逐一进行研究论证，以确定项目经济上的合理性、技术上的可行性，为项目投资主体和主管部门提供决策参考。

此报告为摘录公开部分。定制化编制政府立项审批备案、国资委备案、银行贷款、产业基金融资、内部董事会投资决策等用途可研报告可咨询思瀚产业研究院。

思瀚编制，严谨转载，违者必究。

目录

第一章 概述

1.1 项目概况

1.1.1 项目名称

1.1.2 项目建设性质

1.1.3 项目拟建地址

1.1.4 项目建设内容及规模

1.1.5 项目建设工期

1.1.6 项目投资估算及资金筹措

1.1.7 项目生产规模

1.2 企业概况

1.3 编制依据及研究范围

1.3.1 编制依据

1.3.2 研究范围

1.3.3 编制原则

1.4 主要结论和建议

1.4.1 主要结论

1.4.2 建议

第二章 项目建设背景、需求分析及产出方案

2.1 项目背景

2.2 项目建设的必要性

2.2.1 本项目有利于促进能源结构转型，助力低碳战略目标实现

2.2.2 顺应国家光伏产业升级需要，助力双碳目标

2.2.3 有利于公司把握光伏钙钛矿的发展潜力，实现快速发展

2.2.4 推进园区智慧化建设，构建低碳、绿色园区

2.3 项目建设的可行性

2.3.1 相关产业政策为项目开展提供良好的发展空间

2.3.2 项目平台具备深厚的研发储备和技术支撑

2.4 市场需求分析

2.4.1 光伏组件行业概述

2.4.2 钙钛矿基本情况介绍

2.4.3 钙钛矿电池研究进展

2.4.4 钙钛矿电池工艺路线进展

2.5 项目建设内容、规模和产出方案

2.5.1 项目建设内容及规模

2.5.2 项目产出方案

2.6 项目商业模式

第三章 项目选址与要素保障

3.1 项目选址方案

3.1.1 项目选址的原则

3.1.2 选址方案的确定

3.2 项目建设条件分析

3.2.1 地理环境

3.2.2 交通运输

第四章 项目建设方案

4.1 技术方案

4.1.1 原料路线确定原则

4.1.2 生产工艺技术路线确定原则

4.1.3 技术先进性

4.1.4 中试线布局及生产工艺流程

4.1.4 主要原辅材料

4.2 设备方案

4.3 工程方案

4.3.1 给排水工程

4.3.2 变配电工程

4.3.3 洁净车间

4.3.4 消防工程

4.3.5 火灾报警及消防控制系统

4.3.6 通信工程

4.3.7 室外管网等配套工程

4.4 数字化方案

4.4.1 工业化生产可靠性分析

4.4.2 技术管理及特点

4.4.3 建筑智能化

4.5 建设管理方案

4.5.1 项目建设期管理

4.5.2 项目招标

4.5.3 项目实施进度计划

第五章 项目运营方案

5.1 生产经营方案

5.1.1 采购模式

5.1.2 生产模式

5.1.3 销售模式

5.1.4 研发模式

5.1.5 影响公司经营模式的关键因素

5.1.6 燃料动力供应保障

5.2 安全保障方案

5.2.1 危害因素和危害程度分析

5.2.2 安全措施方案

5.2.3 消防设施

5.3 运营管理方案

5.3.1 项目运营期组织机构

5.3.2 人力资源配置

5.3.3 人员培训

第六章 项目投融资与财务方案

6.1 投资估算

6.1.1 投资估算范围及参考依据

6.1.2 项目投资估算

6.1.3 资金使用和管理

6.2 盈利能力分析

6.2.1 基础数据与参数选取

6.2.2 编制依据

6.2.3 收入测算

6.2.4 销售税金及附加

6.2.5 成本核算

6.2.6 财务评价分析

6.3 财务可持续性分析

6.3.1 不确定性分析

6.3.2 评价结论

第七章 项目影响效果分析

7.1 经济影响分析

7.2 社会影响分析

7.3 生态环境影响分析

7.3.1 环境评价依据及执行标准

7.3.2 污染控制目标

7.3.3 施工期环境影响分析

7.3.4 运营期环境影响分析

7.3.5 环境保护的建议

7.3.6 环境影响评价结论

7.4 资源和能源利用效果分析

7.4.1 用能标准和节能规范

7.4.2 项目能耗情况

7.4.3 节能措施及效果分析

7.4.4 资源和能源利用效果分析结论

第八章 项目风险管控方案

8.1 工期风险

8.2 质量风险

8.3 市场竞争加剧的风险

8.4 市场波动风险

8.5 人才短缺风险

8.6 政策风险

第九章 结论与建议

9.1 主要研究结论

9.1.1 本项目与产业政策、规划的相符性

9.1.2 本项目的社会效益

9.2 建议

附件：财务分析过程

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