华安证券—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（附报告）

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。

钙钛矿太阳能电池工作原理

钙钛矿太阳能电池的工作原理：光照条件下，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：

1、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、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、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，激子在内建电场的作用下容易发生解离，进而成为自由载流子；

4、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、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。