钙钛矿指数重回高点,“吊打”晶硅电池,谁能握紧船票?

作者:泰罗,编辑:小市妹

9-21,钙钛矿概念股【gǔ】继续冲高。聆达股份、帝尔激光、杰普特、万润股份【fèn】、京山轻机、金晶科技、金信诺、日【rì】出【chū】东方、阳光电【diàn】源等都在上涨。钙钛【tài】矿电池指数【shù】也【yě】重回去年九月份【fèn】的点位。

钙钛矿指数重回高点,“吊打”晶硅电池,谁能握紧船票?

国泰【tài】君安认为【wéi】,钙钛矿电池产【chǎn】业【yè】化【huà】正处于初期【qī】阶段,产业化发展关键在能否【fǒu】实现【xiàn】大【dà】面积且高效率高稳定的钙钛矿【kuàng】电池制【zhì】备,这有赖于材料端、工艺端【duān】、设【shè】备端的共同进步,其中材料研【yán】究、结【jié】晶工艺、封装技【jì】术【shù】对于实现钙钛矿电池【chí】的高效率高稳定【dìng】具有重要意义。

此前发布【bù】的《“十【shí】四五”可【kě】再生能源发展规【guī】划【huá】》就【jiù】强调,在新型【xíng】光【guāng】伏电池领域加大技术创新【xīn】攻关力度,推动【dòng】行业进一步降本【běn】增效。要加强前瞻性研究,开展高效晶硅电池和【hé】钙【gài】钛矿电池【chí】等应用【yòng】示范。

现在,钙钛矿电池已经成为全行业的焦点。

作为新能源的【de】主【zhǔ】力军,当前光伏的商业【yè】化集中在晶硅【guī】电【diàn】池,而硅的能量转化【huà】效率(PCE)是有极限的。越是从中榨【zhà】取【qǔ】电能力,就越【yuè】能感受【shòu】到晶硅电池【chí】提升空间的逼仄【zè】。

除非超越硅。

光【guāng】伏产【chǎn】业变革的【de】十字路口,用10年时【shí】间走完晶硅【guī】电池【chí】50年发展之【zhī】路的钙钛矿横空出世,其【qí】能力转化率已经突破晶硅【guī】电池极限。

光伏即将迎来再一次颠覆。

“PERC之后可能是异质结(HJT)或者TOPCon,而HJT和TOPCon之后的未来,一定是钙钛矿。”

随着钙钛矿【kuàng】电池转换效率不【bú】断突破极【jí】值,业【yè】内普遍将其看做引【yǐn】领【lǐng】光伏产业【yè】未【wèi】来发展的“最佳人选”。

2009年,日本科学家Tsutomu Miyasaka首次用钙钛【tài】矿光伏电池发电,当时的电能转换效率仅有3.8%,仅仅在十年【nián】之后的2019年,钙【gài】钛【tài】矿电池性能便飙升至【zhì】25%。用【yòng】10年时间就走完了晶【jīng】硅【guī】电池50年【nián】的【de】发展【zhǎn】之【zhī】路【lù】。

近日,经中国计量院【yuàn】第三方测试【shì】认证【zhèng】,北京曜能科技有限公司自主研发的【de】小面积【jī】钙钛矿/晶硅两端叠层电池稳【wěn】态输【shū】出【chū】效率达到32.44%,再次【cì】刷新了国【guó】内转换【huàn】效【xiào】率纪录。

值得注【zhù】意的是,这一【yī】记录超过目前效【xiào】率最高的【de】异质结【jié】、TOPCon等晶硅【guī】技术的【de】效率极限【xiàn】,将同为薄膜电【diàn】池【chí】的其它技术【shù】路线甩开几条街。

晶硅组件不同技术的理论极限分别为:

晶体硅太阳能电池理论极限效率:29.43%;

普通单晶硅电池理想条件下最高效率为24.5%;

HJT电池理想条件下最高效率为27.5%;

TOPCon电池具有更【gèng】加【jiā】高的效率【lǜ】上限:28.2%~28.7%。

可以说,在【zài】能量【liàng】转换【huàn】效率上,钙钛矿已经吊打晶硅电池,将【jiāng】光伏这【zhè】一新【xīn】能【néng】源上【shàng】升至全新高度。

从理论极限【xiàn】来【lái】看,钙钛电池单层【céng】电池理论效【xiào】率极值可达【dá】31%,晶硅【guī】/钙钛【tài】矿双节叠层转换效【xiào】率可达35%,而三【sān】节【jiē】层电池理论极限可能【néng】升值至45%以上。

而如【rú】果掺杂新型材料【liào】,钙钛矿电【diàn】池【chí】的转换效率最高能达【dá】到惊人的50%,是【shì】目【mù】前晶硅电池的2倍【bèi】左右。

尽管这些数据目【mù】前【qián】还仅限于实验室或者【zhě】理论【lùn】研【yán】究【jiū】层面,但钙【gài】钛矿显然已经拥有了强劲的【de】竞争力,它【tā】的出世为光伏产业【yè】打开了全新的想象空【kōng】间。

昆山【shān】协鑫光电【diàn】CEO范斌甚至认为【wéi】:“钙钛矿的度电成本有望比火电还低,跟火电拉开一毛【máo】钱到一毛五【wǔ】的成本【běn】差异,从而【ér】实现光伏对【duì】火电【diàn】的【de】大规模【mó】替代。”

从2020年几大电【diàn】力公【gōng】司的度电成本【běn】来看,如果钙钛【tài】矿度电成本降低至【zhì】仅有晶硅【guī】电池【chí】发电的一半,那么【me】将明显优于【yú】火【huǒ】力发电,成为极具竞【jìng】争力的新能源。

钙钛矿电池还有一大优势,作为一种【zhǒng】高柔【róu】性的薄膜电【diàn】池【chí】,可以使用在晶硅【guī】电池无法触达的使用场景;而【ér】且【qiě】结构轻便,易于安【ān】装【zhuāng】,更适【shì】合当前大力推广的【de】光伏建筑【zhù】一体【tǐ】化【huà】。

作为第三代光伏技术,资本早已瞄上了这一技术蓝海。

此前不断【duàn】刷新的【de】世界纪【jì】录都出自实验室,问题是【shì】这些电【diàn】池【chí】的【de】尺寸很小,普遍【biàn】只有1cm?-1.12cm?,寿命也非常短,不具备产业【yè】化条件。

而企业在【zài】量产时【shí】,一方面要不断提升转【zhuǎn】化【huà】率,另一【yī】方面要解决尺寸和【hé】寿命【mìng】的问题,钙钛【tài】矿的商【shāng】业化才能更进一步。

目前,许多玩家已经【jīng】下海进行产业【yè】化实践,目前国内【nèi】最【zuì】早实现【xiàn】量产【chǎn】的是昆山【shān】协鑫【xīn】。2021年,昆【kūn】山协鑫100MW钙【gài】钛矿生【shēng】产线【xiàn】开始试【shì】生产,并且【qiě】将组件面积扩大至1m×2m,光电【diàn】转化效率提高至18%以上【shàng】。协鑫光电目前可大规模量产的【de】是45cm×65cm的产【chǎn】品,转换效率为15%。

除【chú】了【le】协【xié】鑫光电,由三峡资本投资的纤纳光电,先后7次【cì】打破了钙钛矿光电转换效率记录。当【dāng】前【qián】,其位于衢州的100MW量产线也【yě】已经【jīng】破【pò】土【tǔ】动工。并且已经开建全球【qiú】首个钙钛矿地面【miàn】光伏电站。其和三【sān】峡科学院联合研【yán】发的【de】叠【dié】层电池组件转化【huà】效率达到了26.63%。

长城汽车创始【shǐ】人【rén】魏建【jiàn】军控股的极电光能,在63.98cm?的钙钛【tài】矿光伏组件上,实现【xiàn】了20.5%的光电转换效率,创造【zào】了全球大面积钙【gài】钛矿电池效率【lǜ】的最高纪录。

极电光能更【gèng】看重钙钛矿在光伏建筑【zhù】一体化(BIPV)上的应用【yòng】。极电光【guāng】能总【zǒng】裁【cái】于振瑞此前就表示,“BIPV是【shì】现阶段钙钛矿【kuàng】电【diàn】池最【zuì】好的产业化路径之一,我们会首先切入【rù】BIPV领域,开发【fā】钙钛矿幕墙【qiáng】产【chǎn】品。”

由【yóu】于幕墙产品的特殊性,钙钛矿发挥【huī】自己的独特优势,可以避开与晶【jīng】硅电池直接“拼刺刀”。幕【mù】墙产品追【zhuī】求外观设计,且【qiě】需要透明度【dù】,这【zhè】恰好【hǎo】是钙【gài】钛【tài】矿的优势【shì】,却是【shì】晶硅技术【shù】的短板【bǎn】。钙钛矿电池能够做到美观且半透【tòu】明,因此BIPV极有可能成为钙钛矿商业化的前哨站。

相比注【zhù】重转化效率的纤纳【nà】光电和极【jí】电光【guāng】能,万度光能更注重成【chéng】本。自创立【lì】起,万【wàn】度就主攻超低成本光伏器件——“印刷钙钛矿【kuàng】光伏”技术的开【kāi】发【fā】,基于【yú】印刷技术【shù】和廉价【jià】原材【cái】料,研发出3600c㎡的钙钛矿组件,成【chéng】本【běn】方面也【yě】更胜一筹。

在湖北鄂州、宜【yí】昌政府的支【zhī】持下【xià】,万度光能的“野心”更大。2021年6月,其总投资高【gāo】达【dá】60亿元的钙【gài】钛【tài】矿太【tài】阳能【néng】电池项目正式落地,这是迄今为止,最大的钙钛矿电池投【tóu】资项目。

此前,钙【gài】钛矿太阳能【néng】电池新【xīn】锐企业无限【xiàn】光【guāng】能宣【xuān】布完成数千【qiān】万元天使轮融资,由碧桂【guì】园【yuán】创投、耀途资本、光跃投资共同参投。

海外巨头【tóu】中,韩【hán】国【guó】韩华集团最【zuì】为【wéi】积极,这家全球【qiú】TOP10企业与柏林【lín】亥姆霍兹中心 (HZB)合作研发的【de】钙【gài】钛矿/硅串联【lián】电池,创造了转化率高达29.8%的世界纪录。韩华集团已计划对【duì】此技【jì】术进行【háng】投【tóu】资扩产,该技术也被列【liè】为【wéi】韩国国家项【xiàng】目。

此外,传统晶【jīng】硅【guī】电池玩家【jiā】隆【lóng】基股份、通威股份【fèn】、东方日升等公司均对钙钛矿【kuàng】太阳能电池【chí】表现出浓厚兴趣,或已经在【zài】相关领域【yù】有所布局。

可【kě】以看出【chū】,钙钛矿的商【shāng】业化仍处于起步阶段【duàn】,但不少产业资本【běn】已【yǐ】经跑【pǎo】步入局。

光伏技术产【chǎn】业【yè】化主要看【kàn】三大要素——成本、效率【lǜ】、寿命。钙【gài】钛矿在成本和效率【lǜ】方面【miàn】远胜于晶硅电【diàn】池,但其寿命短、稳【wěn】定性差、天然不稳定,导致效率衰【shuāi】减过【guò】快,这是钙【gài】钛矿技【jì】术产业化落地【dì】的最大掣肘。

要【yào】知道【dào】,目【mù】前的光伏电【diàn】池普遍寿命在25-30年。因此,在提升【shēng】产品尺寸和能【néng】量效率的同【tóng】时,如何让用【yòng】户相信钙【gài】钛矿电【diàn】池拥有25年的寿命,将是押【yā】注【zhù】钙钛矿技术的企业亟需解【jiě】决的问题。

提升电【diàn】池寿【shòu】命,背后涉及到材料体【tǐ】系【xì】、电池结构、封装【zhuāng】等等环节。当前,全【quán】球光伏界【jiè】正在对钙钛矿的效【xiào】率【lǜ】衰减【jiǎn】和稳定性进行科技攻关,新的解决方案【àn】不断涌现,也许很快就【jiù】会有最【zuì】佳的解决【jué】办法。

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