钙钛矿行业深度：从0~1机遇与挑战并存重视材料体系演进中的投资机会-230320（38页）.pdf

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1、敬请参阅末页重要声明及评级说明证券研究报告华安证券研究所华安证券研究所证券研究报告证券研究报告钙钛矿行业深度：钙钛矿行业深度：从从0-1机遇与挑战并存，机遇与挑战并存，重视材料体系演进中的投资机会重视材料体系演进中的投资机会华安机械华安机械张帆张帆 S0010522070003S0010522070003徒月婷徒月婷 S0010522110003S001052211000320232023年年3 3月月2020日日敬请参阅末页重要声明及评级说明证券研究报告目录目录1 钙钛矿简述钙钛矿简述第三代光伏电池第三代光伏电池2 钙钛矿优势钙钛矿优势降本提效潜力巨大降本提效潜力巨大3 钙钛矿产业化现状钙钛

2、矿产业化现状从从0-1过程中，机遇与挑战并存过程中，机遇与挑战并存4 钙钛矿设备梳理钙钛矿设备梳理空间广阔，百花齐放空间广阔，百花齐放5 投资逻辑及标的梳理投资逻辑及标的梳理6 风险提示风险提示mMpOXX8ZeUeUoWfWNA9PdNbRpNpPsQmPeRoOpMeRmOpO8OnNwPvPoPpOxNrMmM敬请参阅末页重要声明及评级说明证券研究报告华安证券研究所华安证券研究所1.1 钙钛矿介绍钙钛矿介绍光伏电池从第一代以晶硅为主，第二代以薄膜电池为主，典型代表为铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）电池，第三代为以钙钛矿为代表的新型太阳能电池。钙钛矿作为经典的材料体系，具有悠久的历

3、史。1839年，在俄罗斯乌拉尔山脉，德国矿物学家GustavRose发现了矿物质钛酸钙CaTiO3，后将结构式为ABX3形式且具有与CaTiO3相似晶体结构的材料统称为钙钛矿。自然界中，钙钛矿材料分布广泛，种类多样且丰富，一般为立方体或者八面体形状且具有光泽。钙钛矿ABX3晶体结构示意图资料来源：CNKI_钙钛矿型太阳能电池制备方法的研究_赵艳红、华安证券研究所整理ABX3属于四方晶系属于四方晶系。1个金属B原子与6个卤素X原子配位形成BX6八面体结构，A原子被周围的共享顶点的8个八面体骨架包围，在较弱的范德华力相互作用下保持结构稳定。A 代 表 一 价 有 机 或 无 机 阳 离 子代 表

4、一 价 有 机 或 无 机 阳 离 子，如 甲 脒 离 子（HC(NH2)2+）、甲铵离子（CH3NH3+）、铯离子（Cs+）、铷离子（Rb+），或者多种阳离子混合等B代表二价金属阳离子代表二价金属阳离子，如铅离子（Pb2+）、锡离子（Sn2+），锗离子（Ge2+），或者多种金属离子混合等X代表一价卤素阴离子代表一价卤素阴离子，如溴离子（Br-）、碘离子（I-）、氯离子（Cl-），或者多种卤素离子混合等。敬请参阅末页重要声明及评级说明证券研究报告华安证券研究所华安证券研究所1.2 钙钛矿太阳能电池工作原理钙钛矿太阳能电池工作原理钙钛矿太阳能电池的工作原理：钙钛矿太阳能电池的工作原理：光照条件下

5、，钙钛矿材料吸收光子，电子从价带跃迁到导带，随后以极快的速度注入到电子传输层ETL，对应空穴被传输至空穴传输层HTL；然后电子和空穴被电极收集，接上负载后，电池便可对外做功，具体来看主要分为以下5个过程：41 1、光子吸收过程：光子吸收过程：受到太阳光辐射时，电池的光吸收层材料吸收光子产生受库仑力作用束缚的电子-空穴对，即激子；2 2、激子扩散过程：激子扩散过程：激子产生后不会停留在原处，会在整个晶体内运动。激子的扩散长度足够长，激子在运动过程发生复合的几率较小，大概率可以扩散到界面处；3 3、激子解离过程激子解离过程：钙钛矿材料的激子结合能小，在钙钛矿光吸收层与传输层的界面处，激子在内建电场

6、的作用下容易发生解离，进而成为自由载流子；4 4、载流子传输过程：载流子传输过程：激子解离后形成的自由载流子，其中自由电子通过电子传输层向阴极传输，自由空穴通过空穴传输层向阳极传输；5 5、电荷收集过程：电荷收集过程：自由电子通过电子传输层后被阴极层收集，自由空穴通过空穴传输层后被阳极层收集，两极形成电势差，电池与外加负载构成闭合回路，回路中形成电流。平面正式结构电池工作原理资料来源：适于高性能太阳能电池的CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜及其器件研究、华安证券研究所敬请参阅末页重要声明及评级说明证券研究报告华安证券研究所华安证券研究所1.3 钙钛矿材料的特征钙钛矿材料的特征钙钛矿类材料的光学照片