近日,上海证券报记者多方采访获悉,钙钛矿这一下一代光伏技术受到光伏行业的广泛青睐。除了专门从事这项技术的创业公司外,头部晶硅企业基本上已经组建了团队来开发钙钛矿-晶硅叠层电池。一些头部晶硅企业计划在未来三年内生产叠层电池产品。
记者注意到,尽管产业前景巨大,但钙钛矿光伏产业尚未成熟。钙钛矿电池的制造工艺正在全面开花,而钙钛矿光伏的最佳产品形态尚未确定。
鲁山新材董事长王家胜告诉记者,目前行业仍处于“从0到0.5”的阶段。要想实现“从0到1”的突破,还需要克服电池寿命和稳定性、大面积组件制造等诸多关键挑战。目前,光伏行业明确了“制造钙钛矿”,但具体怎么做还在探索中。
发展钙钛矿已成为光伏行业的共识。
2024年初,上海证券报报道称,最近两年,晶硅企业迅速完成了从质疑钙钛矿到了解钙钛矿再到加码钙钛矿的转变。预计2024年晶体硅企业对钙钛矿技术的投资将增加。
记者近日从多家晶体硅光伏企业获悉,晶体硅光伏行业高度重视钙钛矿-晶体硅叠层电池的发展。一些晶体硅企业披露了钙钛矿-晶体硅叠层电池的开发时间表。例如,晶科能源计划在2026年开发出效率超过34.0%的钙钛矿/TOPCon叠层电池;东方日升计划2027年研发功率850W以上、效率30%的钙钛矿叠层电池;通威股份有限公司预计将于2024年建成钙钛矿-晶体硅叠层电池中试线。
除晶体硅企业外,此前在钙钛矿研发中发挥主导作用的“光伏新势力”,即没有晶体硅生产线负担的纯钙钛矿初创企业,也在积极发展并争夺行业领先地位。
4月22日,光银科技宣布,该公司在NREL获得了最高钙钛矿组件稳态效率的世界纪录。据光银科技介绍,该公司开发的大尺寸(光照面积1027.1平方厘米)钙钛矿太阳能电池组件在NREL进行的最高效率点跟踪输出(MPPT)严格测试中实现了零衰减,其稳态效率认证达到19.2%。这是所有NREL纪录中第一个超过1000平方厘米的大尺寸钙钛矿单结模块,使其成为目前世界纪录中面积最大、认证效率最高的钙钛矿太阳能电池模块。
钙钛矿不仅是“民营晶硅的竞争场”,也是“能源央企的必争之地”——一家从事钙钛矿研发的能源央企相关负责人曾在近期公开场合给出这样的评价。央企对钙钛矿技术的重视可见一斑。据记者了解,部分央企计划今年扩大钙钛矿示范电站建设规模。
王佳胜告诉记者,发展钙钛矿已成为光伏行业的共识。下游企业如隆基绿能、天合光能、晶科能源、GCL光电、极电光能、纳米光电等。都在布局钙钛矿组件和电池的产业化。光伏企业希望在当前的光伏市场中找到新的突破口。也许叠层电池将在几年内掀起光伏电池技术的一场大革命。
王家胜介绍,作为光伏产业链上的材料企业,鲁山新材积极紧跟钙钛矿产业趋势。目前为钙钛矿光伏开发的产品包括特种封装膜和丁基橡胶。鲁山新材推出的热塑性聚烯烃封装膜可实现钙钛矿在低温下的快速封装,具有高透光率、高附着力和高水蒸气阻隔性能,从而延长钙钛矿组件的使用寿命。目前,这种薄膜已经达到量产水平,并在国内多家钙钛矿头部企业进入测试和引进阶段。此外,鲁山新材开发的丁基橡胶产品已满足主要客户的性能要求,也正在进行测试和引进。
设备企业推出全线解决方案。
为新进入者提供便利。
在新技术的“淘金热”中,设备企业作为“铲屎官”,往往能最先感知到下游建设的动向。记者了解到,许多设备公司正在积极开发钙钛矿生产设备,有实力的设备供应商也推出了钙钛矿制造的完整生产线解决方案。投资了多家钙钛矿公司的东兰集团董事长沈永成告诉记者,整条线解决方案降低了钙钛矿生产新进入者的门槛,与当前钙钛矿行业的发展阶段相匹配。这也反映出钙钛矿行业正在吸引更多企业进行尝试。
捷佳伟创近日公开介绍,公司已投入巨资开发钙钛矿设备。捷佳伟创为钙钛矿行业提供三种全线解决方案,包括测试线、100 MW钙钛矿薄膜电池生产线和100 MW钙钛矿叠层电池生产线。从实验室到量产,从单结到叠层,捷佳伟创均“装备齐全”,希望为客户钙钛矿制造能力的可持续发展提供支持。
先锋智能携手旗下在孵设备公司微导纳米(已上市)、无锡光导精密科技有限公司、江苏氢导智能设备有限公司,共同拼出“先锋系统”在钙钛矿产业关键设备上的全面覆盖。
记者了解到,与BOE有着密切合作的合肥新益华智能机器有限公司正在积极开发钙钛矿蒸发设备。BOE此前已宣布进入钙钛矿光伏产业。业内人士告诉记者,显示面板的制造技术与钙钛矿类似。
不过,沈永成对记者表示,鉴于制造钙钛矿电池的工艺路线尚未确定,设备公司尚未大规模增加产能。
效率低下
电池寿命和稳定性也很关键。
从公开信息来看,电池效率的不断提升是钙钛矿行业最常见的“好消息”,投资者往往通过效率指标来观察钙钛矿技术的进展。
然而,一项与效率同样重要的指标——稳定性(或“可靠性”,即电池效率不会随着使用时间的增加而衰减)也亟待提高。采访中记者发现,稳定性已成为钙钛矿光伏的“短板”,这是钙钛矿大规模应用的关键问题之一。
近日,某大型晶硅企业钙钛矿研究负责人分享的一份《钙钛矿-晶硅叠层电池产业化路线图》显示,钙钛矿产业从萌芽到成熟可分为六个阶段。该负责人认为,钙钛矿行业主流已走过第一阶段“理论研究阶段”,进入第二阶段“实验室效率提升阶段”。在“实验室效率提升阶段”,电池效率的快速提升是一个明显的标志,钙钛矿光伏效率提升的消息证实了这一点。不过,该人士预测,再过一两年,现阶段的效率提升将进入平台期。
负责人表示,接下来的第三阶段,即“可靠性提升阶段”是一个大问题。目前行业内对钙钛矿电池可靠性的研究相对滞后,缺乏判断可靠性的标准和实测数据。完成“可靠性提升阶段”后,行业可以进入后三个阶段:量产工艺示范阶段、量产放大阶段和持续降本增效阶段,量产放大对企业来说相对容易。
记者了解到,当前钙钛矿模块的光电转换效率在使用一年后可能会衰减1至3个百分点,但长期效率衰减性能尚未完全了解。效率衰减将影响下游客户对钙钛矿光伏的接受度。
去年,“光伏新势力”新浪光电提出了“稳效协同”的概念,呼吁行业在注重提高组件效率的同时注重提升稳定性。目前行业越来越重视稳定性,许多企业在公布新的效率认证结果时都会强调良好的稳定性表现,例如光子科技公布的最新成果。
此外,许多企业还将稳定性挑战视为另一个机遇——缺乏空稳定性标准意味着它们有机会成为标准制定者。目前,国内企业正在推进钙钛矿组件稳定性相关标准的制定,有望使中国成为世界范围内的工业标准。
王佳胜向记者分析,除了制约钙钛矿光伏发展的核心问题——钙钛矿电池的寿命和稳定性外,钙钛矿光伏还面临着规模化制造的问题,大规模钙钛矿组件的效率与理论水平相差甚远。此外,从钙钛矿组件封装材料的角度来看,它也有很大的改进空间空。
总体而言,钙钛矿行业仍处于“从0到0.5”的发展阶段。钙钛矿和钙钛矿-晶体硅叠层电池要想实现从0到1的突破,仍需解决上述技术瓶颈,形成GW级以上的规模化生产能力。沈永成预测,未来几年市场上将出现许多钙钛矿型晶体硅叠层电池模块的样品,但该行业距离大规模生产仍需一段时间。
(文章来源:上海证券报)