吸光材料性能优异，结构多样化。
钙钛矿是 ABX3 结构立方晶系化合物的统称，A、B、X 位被三种不同类型的离子占据，每个类型对应的种类丰富的具体 离子，不同的离子组合可以获得物理特性不同的钙钛矿材料。A 位离子决定钙钛矿材料的体系，目前常用甲胺离子（简 写 MA+，分子式 CH3NH3 +）、甲脒离子（简写 FA+，分子式 HC(NH2)2 +）、铯离子（Cs+）。B 位通常为二价阳离子，X 位为卤素 离子或一价有机官能团。
1994 年，研究人员发现有机-无机钙钛矿材料的电学性质会随着晶体维度的变化而变化，为其应用于光伏领域提供了 可能性。钙钛矿材料优异的光电性能体现在： 1）电子-空穴对激活能低。电子、空穴能有效分离，不容易复合，提高载流子寿命； 2）光吸收能力强。较薄的材料就可以实现对可见光的高效吸收，钙钛矿材料光吸收系数比晶硅大一个数量级； 3）带隙可调。带隙决定可吸收的光波段范围，带隙较大不利于电池充分利用太阳光，带隙较小不利于器件获得高开 路电压，因此带隙合适、组分优异且稳定的钙钛矿体系是获得高效稳定的光伏器件的前提。 4）优异的电荷传输性能。钙钛矿材料中的缺陷以浅能级为主，对载流子寿命的影响较低，因此载流子的扩散长度长、 迁移率高；此外，钙钛矿材料还具有双极性，即既可传输电子，也能传输空穴；载流子快速收集可保障光伏器件的输 出效率。
钙钛矿太阳能电池以钙钛矿材料作为光吸收层，实现光电转换。钙钛矿太阳能电池的发电原理与 HJT 电池异曲同工， 电流的产生经历三个主过程：1）电子-空穴对的产生和分离；2）自由载流子的传输；4）载流子被收集并产生电流。 钙钛矿材料吸收光子（太阳光辐射的能量）后，价带中的电子跃迁到导带，相应空穴被留着价带，产生电子-空穴对。 由于钙钛矿材料中电子和空穴之间的束缚能量很小，所以电子-空穴对在室温下迅速分离成为自由电子空穴。自由载 流子在钙钛矿薄膜中传输，到达钙钛矿和电荷传输层界面。在内建电场作用下，自由电子和空穴分别被两侧的电子传 输层和空穴传输层收集，再次传输到电极并从电池结构中输出至外电路，从而产生电流、电压，完成整个光电转换过 程。
钙钛矿电池的结构根据载流子传输方向可分为正型（n-i-p）和反型（p-i-n），其中正型根据有无介孔层进一步分为 介孔结构和平面结构。 正式介孔结构是钙钛矿太阳能电池的早期研究方案，致密的电子传输层上方用相同材料的纳米颗粒实现多孔介观结构， 作为钙钛矿材料的支撑，钙钛矿材料填充孔隙。介孔不仅起支撑作用，还可以促进光生电子的收集，在研究早期实现 了较高的转换效率。但是介孔层制备需要在~500℃烧结，增加了钙钛矿电池制备工艺的复杂性和成本。 正式平面结构利用钙钛矿材料自身载流子具有的较高迁移率和较长的迁移长度，容易实现较高的转换效率。但为了保 证空穴传输能力，需要掺杂迁移率高的盐类材料，难以避免引入一定的水分，影响钙钛矿材料稳定性。 反式结构因载流子输运方向与目前主流晶硅电池更为匹配，可构成叠层结构而被提出。反式平面结构制作过程中，钙 钛矿材料可以完全隔绝水氧生长、填充因子高，虽然由于发展较晚，当前效率还不如 n-i-p 型，但与晶硅电池更高的 适配性，使其在叠层电池的应用上有着巨大的潜力。
钙钛矿电池行业的政策发布自 2016 年“十三五”规划开始，后续各类能源、科技相关的国家层面政策中频繁提出， 是钙钛矿产业化的强大推手。“十四五”规划提出，坚持创新驱动，高质量发展可再生能源，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。2023 年 3 月，中国光伏行业协会成立钙钛矿光伏电池标准专题组，推动钙 钛矿光伏电池标准化工作，助力钙钛矿光伏电池技术进步和产业化发展。
政策指导下，钙钛矿组件研发及其设备配套企业在一级市场的融资活动相当活跃，部分企业在短短几年获得了多轮融 资，例如纤纳光电 7 年 8 轮融资，这些企业大多数以高校资源为基石，以蓬勃的科研创新为动力，持续获得资本认可。 二级市场对钙钛矿初创企业同样保持紧密关注。较著名的案例如协鑫 2016 年收购惟华光能成立协鑫光电，2022 年 5 月 B 轮融资腾讯入局，根据爱企查显示，目前持有公司股份 5.05%。
基于光伏产业对效率提升的持续关注，当前国内较为领先的钙钛矿企业主要可以分为三类，一类是专业从事钙钛矿产 品研发和制造的创新型高科技企业，如极电光能、协鑫光电、纤纳光电等；第二类是研发布局型巨头企业，如宁德时 代、比亚迪、隆基、通威等；第三类是以高校、科研院所为背景，如万度光能、众能光储、仁烁光能等。根据各公司 目前公开的产能规划及落地展望梳理，预计到 2025 年，国内钙钛矿产能将超过 22GW，到 2030 年，产能规模将突破 40GW。
钙钛矿电池的产业化进程加快不仅展现在产能扩张上，规划化示范电站落地及各类场景应用案例的增加也给投资者们 带来更多信心。首先，钙钛矿作为薄膜电池技术之一，美观、弱光发电能力强，应用场景首选光伏建筑一体化（BIPV） 幕墙面。第二，基于薄膜的柔性特点，可以将钙钛矿光伏电池应用在穿戴光伏、新能源汽车等领域。第三，也是进展 较快的应用方向之一——大型地面电站场景。2023 年 11 月，三峡集团库布其 200 万千瓦光伏治沙项目送电成功，为 该项目配套建设的 1MW 钙钛矿地面光伏电站也成功并网，电站采用 11200 片纤纳光电自主研发的钙钛矿α组件，是全 球首个商业化运行的兆瓦级钙钛矿地面光伏项目。2023 年 12 月，协鑫光电 1m*2m 商用尺寸兆瓦级钙钛矿组件光伏示 范项目在华能青海共和光伏电站全面投运。
