近年来，钙钛矿在光伏领域展现出巨大的潜力，正逐渐从实验室走向产业化。以晶硅为主流的光伏电池在效率和成本上均接近极限，而钙钛矿作为光伏材料底层的颠覆式创新，被视作光伏行业新的增长曲线。钙钛矿的效率天花板更高，单结电池理论极限效率达33%，叠层电池达45%。并且由于无需贵重材料，材料用量少，纯度要求低，国内供应链完善，钙钛矿组件成本可以降低50%。此外，其产业链投资低，碳足迹低，全生命周期能耗只有晶硅产品的1/4。
随着效率、稳定性的不断提升，以及2024年三季度全球首条GW级产线投产，进入量产时代的钙钛矿，商业化时间窗口已经打开。越来越多的钙钛矿公司成立，产业呈现蓬勃发展的态势。但要实现商业化，钙钛矿当前必须完成从技术到产品的关键一跃。
钙钛矿太阳能电池在长期使用中容易退化，难以满足工业应用的可靠性要求，这成为限制其产业化的重要因素。针对这一难题，浙江大学材料科学与工程学院杨德仁院士团队薛晶晶课题组，设计出一种具有不含杂原子的共轭骨架的新型分子材料。使用这种材料制造的钙钛矿太阳能电池，不仅具有很强的光电转化效率，而且在各种加速老化测试中的使用寿命也大幅改善。
华东理工大学材料学院清洁能源材料与器件团队则揭示了钙钛矿光伏不稳定性的关键机制——光机械诱导分解效应，并据此提出了石墨烯 - 聚合物机械增强钙钛矿材料的新方法，显著提升了钙钛矿电池在光照和高温条件下的稳定性。该团队制备的太阳能电池在模拟日常使用的强光高温环境下，持续工作3670小时后，仍能保持97%的发电效率，为大规模商业化应用奠定了坚实基础。
在提升光电转换效率方面，科研人员也在不断努力。通过对钙钛矿材料体系和电池结构的深入研究，优化其发电原理中的各个环节。钙钛矿光伏电池的发电原理是光生伏特效应，其物理过程为钙钛矿吸光层吸收光子之后，入射光将电子从价带跃迁到导带，形成电子 - 空穴对，然后电子 - 空穴对在吸光层内部迅速分开，接着电子通过电子传输层输送到阳极，空穴通过空穴传输层输送到阴极，随着电子和空穴不断在阳极和阴极的堆积，两级之间产生了光生电动势。科研人员通过对两类传输层材料的选择和界面设计进行优化，来直接影响电池的光电转换效率。
光伏行业“产能扩张 - 内卷 - 出清”的节奏相比十年前大幅加快，未来几年会处于一个技术上的活跃期。极电光能联合创始人、总裁于振瑞表示，落后产能的出清会推动市场价格回归健康区间，减轻钙钛矿市场推广的竞争压力。钙钛矿要想成为光伏主流技术，就必须保持快速、持续的技术创新和敏锐的市场嗅觉，利用这一轮机遇快速切入市场。
钙钛矿电池具有柔性化、弱光发电等特性，使其可广泛应用于建筑一体化（BIPV）、分布式光伏等领域。全国人大代表、金晶集团董事长王刚表示，将钙钛矿电池纳入国家和省级“十五五”规划，对于巩固我国在全球绿色能源产业的主导权具有重要意义。企业可以积极拓展这些应用领域，为钙钛矿的产业化开辟更广阔的市场空间。
要实现钙钛矿的产业化，需要产业链上原材料的稳定供应。钙钛矿材料体系中，A位一般选择甲胺（CH3NH3+，MA+）、甲脒（NH2 - HC = NH2+，FA+）和铯（Cs+）等一价阳离子；B位一般选择铅（Pb2+）、锡（Sn2+）等二价阳离子，X位可选择碘（I - ）、氯（Cl - ）和溴（Br - ）等卤素阴离子。企业需要与原材料供应商建立长期稳定的合作关系，确保原材料的质量和供应的稳定性。
除了原材料，设备开发也是产业链协同发展的重要环节。合适的生产设备对于提高钙钛矿组件的生产效率和质量至关重要。企业需要与设备制造商密切合作，共同研发和改进适合钙钛矿生产的设备，以满足产业化生产的需求。
由于钙钛矿自身具有的多样性特点，技术路线众多。这使得企业在选择技术路线时面临一定的困难。不同的技术路线可能在效率、稳定性、成本等方面存在差异，企业需要综合考虑各种因素，选择最适合自己发展的技术路线。而且一旦选择了某条技术路线，后期的调整和转换可能会面临较大的成本和风险。
目前，钙钛矿产业还缺乏统一的标准和规范。这在一定程度上影响了产品的质量和市场的认可度。没有统一的标准，不同企业生产的钙钛矿产品在性能、质量等方面可能存在较大差异，不利于产业的健康发展。因此，建立健全钙钛矿产业的标准和规范体系是当务之急。
未来，钙钛矿产业仍需要持续进行技术创新。在效率提升方面，有望进一步接近其理论极限效率，通过不断优化材料和电池结构，开发新的制备工艺等方式来实现。在稳定性方面，也需要继续探索更有效的解决方案，以满足更长期、更复杂的使用环境要求。此外，还可以在降低成本、提高柔性等方面进行创新，以拓展其应用范围。
随着技术的不断成熟和市场的逐渐扩大，钙钛矿产业有望实现规模化发展。规模化生产可以进一步降低成本，提高产品的竞争力。同时，产业的规模化发展也将带动上下游产业链的协同发展，形成更完善的产业生态系统。政府和行业协会可以通过制定相关政策和规划，引导产业的规模化发展，促进钙钛矿产业成为我国绿色能源产业的重要支柱。
总之，钙钛矿产业化已经取得了一定的进展，但也面临着诸多挑战。通过技术创新、把握市场机遇、产业链协同发展等多方面的努力，钙钛矿有望在未来成为光伏行业的主流技术，为我国乃至全球的绿色能源发展做出重要贡献。