近日钙钛矿技术的进展,相比于其他电池技术而言备注关注,因为市场预期今年可以实现GW级别量产,即市场关注钙钛矿中试产线的进展情况,但实际从中试线到量产商业化还有一大段距离要走,比如钙钛矿的稳定性问题,寿命问题等核心痛点是否解决,是制约未来商业化量产的关键因素。

整体而言,见智研究肯定钙钛矿行业的进展,也看好未来钙钛矿在叠层以及多层等应用给光伏效率带来的提升。但是见智研究认为现在即使实现了阶段性的突破,但是钙钛矿想实现大规模量产以及应用还为时过早。

01钙钛矿在讲什么故事?


(资料图片仅供参考)

光伏电池技术目前路线众多,TOPcon,HJT,XBC,钙钛矿等技术百花齐放,究竟谁会是最后的主流路线不得而知,因为产业还处于试错阶段。但今天见智研究想重点聊聊钙钛矿。

简单说,钙钛矿电池是一种类似于钙钛矿(CaTiO3)晶体结构类似的“ABX3”化合物,而与字面意思并没有什么关联,并不是钙,也不是什么矿。钙钛矿之所以备受产业期待主要是因为效率,性能等方面相比于其他技术极具吸引力,一旦可以实现大规模量产,将引起光伏行业巨震。

首先说下钙钛矿到底有哪些地方吸引人?

第一,效率远高于晶硅电池。钙钛矿电池材料性能优异,所以他不仅可以做成单结,也可以做成叠层电池(比如和HJT叠层等),三层电池等等。晶硅电池的理论极限效率是29.4%,而单结的钙钛矿就可以达到33.7%,叠层模式下的钙钛矿理论转换效率可达50%左右,而HJT目前最高转换效率也就27%左右,可以说完全不在一个数量级上,完爆晶硅电池。即使从目前实验室的转换效率看钙钛矿-叠层实验室效率也可以达到32.5%,仍远超晶硅电池。所以说因为钙钛矿电池效率的想象空间更大,使得钙钛矿电池技术极具吸引力。

第二,生产成本非常低。因为钙钛矿的生产流程相对于晶硅而言非常简单,产业链显著缩短,从原料到组件只需要45分钟左右;而对于晶硅电池而言,硅料、硅片、电池、组件需要不同工厂加工,一套流程下来也要3天左右。此外,钙钛矿材料价格比晶硅更低,因为钙钛矿基础材料都是基础化工元素,而晶硅电池需要用到些稀有金属。生产过程方面,钙钛矿因为怕高温,而晶硅的生产前端工艺都是需要高温操作,所以能耗也要比晶硅电池更低。此外,钙钛矿电池厂即钙钛矿的组件厂,而组件的成本中又以玻璃、封装材料和电极材料为主要构成,所以单GW生产成本是晶硅电池的一半。

那么既然优点那么多,效率高,成本又低,为什么钙钛矿没能大规模量产呢?因为钙钛矿电池属于离子晶体材料,所以稳定性比晶硅更差;且随着钙钛矿电池面积做的更大,组件效率损失会较严重。虽然近期德国亥姆霍兹(HZB)研究中心的Antonio Abate领导的团队称,在钙钛矿电池稳定性研究中取得了“里程碑式进展”,以及产业链中不断传来好消息比如纤纳α组件已顺利通过IEC61215、IEC61730稳定性全体系认证。这些产业进展表明钙钛矿在其缺点攻克方面一直在持续进步,虽然这并不意味着业内最担忧的钙钛矿量产的稳定性问题得到解决。

02理想和现实差距有多大?

为什么在光伏众多技术路线中,钙钛矿近期却备受关注?最重要的原因是因为钙钛矿在今年有望实现0-1的突破性进展,从MW进入GW时代,所以市场重燃对钙钛矿的希望。

很多做钙钛矿的厂商并没有上市,基本做钙钛矿的企业的产能都在100-200MW之间,比如协鑫光电100MW、纤纳光电100MW、极电光电150MW等等,2022年产能约880MW,2023年预计在1.36GW。但是因为对钙钛矿前景的看好,众多龙头企业的扩产规划都在如火如荼进行,预计到2026年规划产能实现约40GW。当然,值得注意的是,规划不等于现实也不等于落地,至于理想到现实的偏差有多大,现在大谈未来有多少产能并不现实。

且对于光伏行业而言,只谈效率不讲成本都是空谈罢了,毕竟像目前HJT一直迟迟未能大规模量产的原因还是成本比PERC更高,可见无论效率说的再天花乱坠,量产的成本降不下来,也都只是空中楼阁而已。目前的龙头比如协鑫光电、纤纳光电等龙头的钙钛矿产能还是MW级别的,规模上不去何谈降本以及经济效益,所以虽然说现在因已经实现了0-1的突破而狂欢,但冷静下来心理还要清楚的是从1-10的距离还很远。

此外见智研究认为,钙钛矿即使较去年形成了一定的突破,但是对于其大规模量产而言,还是个远期问题,就像我们上文提到过的稳定性问题,寿命短可以说是钙钛矿相比于晶硅电池而言的致命缺陷,一般晶硅电池的使用寿命是25年,但是目前钙钛矿电池使用寿命最长就在几千小时,如果说钙钛矿在未来可以解决这些核心问题,那可以说是彻底颠覆般的光伏革命,但目前虽然有所进步,但是说颠覆,还为时过早。

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