钙钛矿技术首热捧！光晶能源获3000万元天使轮融资

钙钛矿组件公司光晶能源宣布完成3000万元天使轮融资，本轮融资由正轩投资领投，创新工场、鼎祥资本跟投。公司已在20 cm × 20 cm的钙钛矿组件上获得超过 20%的效率；已建成30 cm × 30 cm组件10 MW小试线，目标效率20%。

来源：采访供图，光晶能源已制备出30 cm × 30 cm钙钛矿组件样品

光伏行业从第一代晶硅光伏电池，第二代薄膜光伏电池，进阶到了以钙钛矿为代表的第三代光伏电池。钙钛矿光伏电池具有理论转化效率高、材料及生产成本低、弱光性能好、可柔性制备等优势。

(相关资料图)

晶硅光伏电池经过多年发展，目前市占率约为90%。钙钛矿光伏电池虽然短期面临大面积制备难度高、稳定性相对较弱等技术挑战，但若实现技术突破，将具备对晶硅光伏电池较强替代性。

传统晶硅光伏组件制备需要4个工厂：第一个工厂从硅砂中提炼出金属硅，通过精提、还原制得高纯硅料；第二个工厂将高纯硅料放入单晶炉中拉制成结晶完美的硅棒，再用金刚线切割出硅片；下一个工厂通过清洗、扩散、镀膜、丝网印刷等工序将硅片加工成电池片；最后再将电池片及辅材组装成组件。

相较于晶硅光伏组件制备，钙钛矿光伏组件原材料都是大宗化工品，便宜易得；工艺流程短，仅需镀膜、激光切割、封装等几步，在单一工厂即可完成全部制备流程，单GW投资成本约为晶硅组件一半；且单瓦能耗仅0.12 KWh，是晶硅组件的十分之一。因此当钙钛矿组件规模化生产后，将拥有很大的成本优势。

光晶能源核心团队是最早一批开始研究钙钛矿产业化的科研人员，产业化技术积淀深厚。公司CEO黄福志担任武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室先进薄膜光伏研究中心主任，在Science、Nature等高水平期刊发表论文150+篇，引用次数破万。自2015年归国后，黄福志一直致力于研究钙钛矿电池产业化技术，开发了独家钙钛矿墨水印刷技术并以唯一通讯作者发表Science论文。

黄福志向记者表示，解决钙钛矿光伏组件大规模产业化难题，重点在于平衡好能量转换效率（PCE）、面积、稳定性三者之间的关系。

来源：采访供图，能量转换效率（PCE）、面积、稳定性之间关系

效率方面，钙钛矿电池在科学层面已有质的提升，PCE已非产业化主要瓶颈。仅经过十年左右的发展，叠层钙钛矿电池实验室PCE已达到31.3%，单结钙钛矿电池实验室PCE已达到25.7%。相比之下，目前主流使用的晶硅电池将PCE提升至26%花了近40年。同时晶硅电池的PCE理论上限为29.43%，提升潜力有限。

关于光晶能源为何优先攻克单结钙钛矿组件产业化难题，而非是PCE更高的叠层钙钛矿组件，黄福志向记者表示，虽然叠层钙钛矿电池实验室PCE更高，但这种技术需要将钙钛矿材料覆盖到晶硅电池或另一层钙钛矿电池表面，产业化风险将呈指数式增长。单结钙钛矿技术是钙钛矿光伏的根技术，只有解决了单结技术，才有可能向叠层、柔性等应用方向发展。

叠层钙钛矿组件产业化风险来自钙钛矿电池整体产业化路径尚未成熟，一段时期内其产品稳定性相对较低、生命周期相对较短。以二端子钙钛矿-晶硅叠层组件为例，若其中的钙钛矿电池层比晶硅电池层更早报废，整个组件也会报废。若是钙钛矿-钙钛矿叠层，为了调节吸光性能，需在两层钙钛矿中引入Sn2+、Br-等元素，比常规钙钛矿材料更不稳定，且需要制备两次钙钛矿薄膜，其大面积制备将面临更大的工艺和设备难题。因此，实现单结钙钛矿组件产业化成为光晶能源现阶段关注的重点。

大面积制备工艺方面，在钙钛矿墨水涂覆后干燥过程中钙钛矿晶体倾向于无序生长，涂覆面积越大将越难控制。无序生长的钙钛矿晶体薄膜很容易出现大量孔洞，导致钙钛矿组件PCE因漏电原因显著下跌。因此，大面积钙钛矿组件制备工艺的提升是当前阶段钙钛矿光伏产业化的关键。

虽然目前钙钛矿电池实验室PCE超过25%，但实验室条件下使用的是旋涂法。旋涂法可以获得分布均匀的钙钛矿结晶使得PCE更高，但其成型面积过小，一般低于1平方厘米，且使用的物料利用率仅3%，因此无法运用到大规模生产。

制备更大面积的钙钛矿光伏组件普遍使用狭缝挤出（Slot-Die）涂布法，但随着面积增加组件PCE受到显著影响。黄福志表示，虽然实验室条件下钙钛矿电池能做到25.7%，但目前产业界平米级的钙钛矿组件PCE仍在向16%-18%努力。相比之下大面积晶硅组件PCE可以做到20%以上，若大规模生产的钙钛矿组件PCE未能提升至18%以上，尽管有制造成本优势，其度电成本优势将大打折扣。

为了降低钙钛矿晶体无序生长的影响，光晶能源研制出独家钙钛矿墨水配方。通过调制钙钛矿墨水配方，涂覆过程中并不会生成钙钛矿晶体。在生成结构紧密的膜后，于退火过程中再通过反应使其生成致密的钙钛矿晶体，因此可以避免干燥过程中钙钛矿晶体无序生长的痛点。同时，该墨水技术可以实现连续狭缝涂布，大幅提升生产效率。

来源：采访供图，光晶能源使用的高精度狭缝涂布机（局部）

稳定性方面，公司CTO石磊博士首先提出了以密闭环境提升钙钛矿电池稳定性的概念，开发了钙钛矿电池全封装技术，创造了钙钛矿电池的稳定性记录，并以第一作者兼通讯作者发表了Science论文。封装后的电池可数倍超过光伏电池IEC61215测试要求，例如耐受湿热“双85”测试，超过1800小时几乎无衰减。

光晶能源团队有着丰富的光伏行业研发经验。公司首席顾问程一兵院士为钙钛矿领域著名科学家，论文引用次数24000余次，其中在Nature、Science、Nature子刊上发表13篇。产业化制造方面，光晶能源制造副总裁姚国晓博士具有丰富的光伏产业端经历，曾任纽交所上市公司英利CTO、晶科董事兼CTO，负责把控光晶能源技术产业化落地规划。

光晶能源计划于2023年投建60 cm×120 cm组件100 MW中试线，2024年实现100 MW产线量产的目标。

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