钙钛矿是光伏最优解?何时商业化尚难有定论,BIPV是市场前期推广切入点|行业观察

2022-09-04 18:28:03 财联社 

财联社9月4日讯(记者 刘梦然)晶硅电池发展至今,已经形成成熟产业链,而钙钛矿电池作为下一代储备电池技术,亦受到关注。日前,工信部等五部门联合印发加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划,其中提到推动TOPCon等晶体硅太阳能(000591)电池技术和钙钛矿、叠层电池组件技术产业化。

财联社记者了解到,钙钛矿电池在技术层面不断取得创新,但实现商业化量产前的“黎明”还有多久,目前难有定论。在日前进行的多晶硅产业论坛中,协鑫光电董事长范斌认为,钙钛矿使用场景没有限制,考虑到钙钛矿电池的产品特性,BIPV是钙钛矿商业化早期的重要切入点。

事实上,这一观点在业内亦早有跟进。财联社记者从杭萧钢构(600477)了解到,公司异质结钙钛矿电池中试线计划2023年5月投产,电池效率目标在28%。不过,规模量产的能力也是其商业化的重要前提条件,降本和扩张可能还需要时间。

前期瞄准BIPV发力

据范斌展示的案例,在一幢建筑中,墙面装有四块尺寸不一的钙钛矿电池组件。据悉,项目所采用的光伏组件均由1*2m钙钛矿组件裁切而成,总功率约10kW。建筑物上钙钛矿面板大小、形状都不同,因此支持各种不固定的造型,可以给建筑设计师更多发挥空间。

因此,BIPV(光伏建筑一体化)成为钙钛矿前期进入市场的切入点。

目前,钙钛矿在基础实验数据上看,与晶硅电池差距不断缩小。范斌介绍称,实验室的效率中,钙钛矿的效率已经和晶硅的差异在一个百分点以内。从理论上讲钙钛矿的效率能够再往上涨,应该能够比晶硅高2~3个点,能够达到28~29%效率。

“从时间角度看,钙钛矿用十年左右的时间,实现了晶硅过去四十年的发展,取得了非常快的进步。”范斌表示。从单晶硅与钙钛矿效率提升曲线来看,钙钛矿在2012年左右达到13~14%的效率,此后发展迅速,并在2022年前后达到26%的效率,与单晶硅电池效率无异。

目前,协鑫光电已有钙钛矿产品推出。据范斌展示,100MW阶段产品整体尺寸为1*2m,效率预计在2023年达到18%,2024年达到20%,对应组件功率为360W和400W。

生产方面,钙钛矿组件生产更接近面板工艺,大致分为四步,包括PVD设备、涂布设备、激光设备和封装设备,工序相对简化,即工厂采购化工原料和玻璃板材后,输出就是组件产品,具有一体化生产的特点。

此外,钙钛矿还可以N型晶硅电池融合生产叠层电池,效率提升更加显著。据杭萧钢构披露,子公司合特光电拟于2022年度投资建设高效钙钛矿/晶硅薄膜叠层电池中试生产线,并将于不晚于2023年5月10日正式实现100兆瓦电池中试线的投产,且电池转化效率达到28%以上。

有业内分析人士对财联社记者表示,钙钛矿电池单层理论效率可以达到33%,显著高于晶硅电池。叠层方面,理论上晶硅/钙钛矿的双节叠层转换效率可达43%,钙钛矿三节层电池理论效率可达50%以上。

“目前市场在售的晶硅电池转换效率最高接近25%,到组件的效率在23%-24%左右。”上述工作人员表示,公司叠层技术在业内处于领先和开拓者,项目将大大增强公司在 BIPV 领域的产品竞争力。

尚处于大规模商业化前期

不过,钙钛矿电池商业化方面,还面对诸多挑战。相比较于晶硅电池成熟的产业链,钙钛矿目前尚处于产业发展初期。

消息面上,近期钙钛矿量产捷报频传。继协鑫光电100MW钙钛矿组件今年投入量产后,极电光能近期亦宣布首条GW级钙钛矿光伏组件日前开建。消息称,极电光能计划于无锡建设全球首条GW级钙钛矿光伏组件及BIPV产品生产线、100吨钙钛矿量子点生产线、全球创新中心及总部大楼,项目总投资30亿元。此外,纤纳光电、万度光能等企业也在积极参与钙钛矿光伏电池的研发和商业化量产。

光电转换效率高,制作工艺简单,生产成本和材料成本低,是钙钛矿电池的显著优势。据范斌介绍,在100MW级别的量产中,组件成本小于1元/W。

值得一提的是,优于玻璃及其他封装材料占到总成本的三分之一,因此更需要通过规模化来降低这部分成本,预计在5-10GW级别量产中,组件成本可降至0.5-0.6元/W。

事实上,钙钛矿能否量产的条件非常清晰。范斌认为,光伏组件的产品维度单一,每年能带来多少收益,是可以准确计算得出,度电成本是唯一的指标。考虑到单晶对多晶的替代进程,赢者独大说明了不同类型产品的共存期很短。“市场很严格,钙钛矿如果不具备相对晶硅而言优势,就不会进入市场。”范斌表示。

根据协鑫光电计划,100MW产线预计到2023年年底达产,预计2024年建设GW级别的产线,大规模量产至少还要3-5年的时间。

分析人士对财联社记者表示,除了效率外,规模量产的能力是其商业化的重要前提条件。在晶硅电池占主流的情况下,钙钛矿(包括叠层)想要对其进行替代,需要成本和规模能跟上,而降本和扩张还需要时间。

(编辑:曹婧晨)

(责任编辑:刘海美 )
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