钙钛矿加速,胶膜、玻璃“躺赢”?

发布时间:2023-02-11 浏览量:1745 来源:索比光伏网 作者:倪克
随着高瓴、腾讯等顶尖投资机构的涌入,钙钛矿电池技术不断取得突破性进展,不仅转换效率屡破世界纪录,规模化量产也指日可待。与此同时,已经进入规模化量产阶段的N型电池技术,距离转换效率“天花板”也越来越近。
 
对于以“降本增效”为核心发展逻辑的光伏行业而言,更低的成本、更高的效率是其追求的终极目标。而钙钛矿无论是成本还是效率,均显著优于晶硅。因此,关于钙钛矿颠覆晶硅的说法也不绝于耳。
 
对于钙钛矿能否颠覆晶硅,当下难以定论,不过可以肯定的是,随着资本的涌入,产业化进程必然远超预期。而在晶硅产业链中“存在感”较低的胶膜与玻璃,则将成为最大的受益者。
 
技术创新捷报频传
钙钛矿

进入2023年以来,钙钛矿的产业化进程再次提速,尤其是初创型的钙钛矿企业。
 
1月1日,经日本JET第三方认证,仁烁光能研发的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率达到29.0%,再次打破团队在2022年6月创造的28.0%的世界纪录,这也是其第七项被收录的叠层电池世界纪录。量产方面,仁烁光能150MW中试线预计在2023年三季度投产,2024年实现量产。若中试线的调试结果符合预期,仁烁光能将进行GW级的产能规划。
 
1月18日,协鑫光电获得由中国质量认证中心(CQC)颁发的钙钛矿组件BIPV光伏玻璃3C认证证书,迈出了开拓国内建筑光伏市场的重要一步。值得一提的是,协鑫光电是全球率先实现规模量产的企业之一,公司100MW钙钛矿生产线已于2021年开始试产,光电转换效率达到18%。与仁烁光能类似的是,如果100MW产线指标符合预期,协鑫光电同样将筹建GW级产线。
 
1月20日,经中国计量院认证,曜能科技自主研发的小面积钙钛矿、晶硅两端叠层电池稳态输出效率达到32.44%,刷新国内纪录。两周之后,曜能科技再次宣布,经中国计量院认证,公司自主研发的25cm2大面积钙钛矿/晶硅两电极叠层电池器件稳态效率达到29.57%,为目前报道的大面积叠层电池最高效率。据曜能科技介绍,25cm2电池器件是验证工业级规格电池工艺可行性的重要节点,目前公司已完成从基本材料配方和工艺方法到整体资源配套和研发思路的颠覆性跨越。
 
1月31日,皇氏集团宣布与黑晶光电达成技术合作,拟共同推进TOPCon/钙钛矿叠层电池产品技术的研发、生产及产品应用。据悉,黑晶光电成立于2019年,专注于钙钛矿叠层电池技术的研发与生产。根据黑晶光电官网披露的信息,其研发的串联型钙钛矿/PERC叠层电池转换效率达到26.5%。
 
同日,万度光能2GW钙钛矿组件研发及制造基地项目开工,项目总投资高达10亿元,分三期建成。据万度光能官网显示,公司承接了华中科技大学武汉光电国家研究中心韩宏伟教授团队研究成果,并于2021年成为全球率先完成下一代光伏可印刷介观钙钛矿太阳能电池中试及户外验证的企业。
 
可以看到,技术的突飞猛进,正逐步推动钙钛矿全面进入中试阶段。受益于此,微导纳米、捷佳伟创、京山轻机等设备厂商均曾披露已获得钙钛矿设备订单甚至实现出货。此外,赛伍技术、百佳年代两大胶膜厂商均曾表示已实现了钙钛矿专用胶膜的批量出货。
 
资本市场的“宠儿”

高瓴资本

 
在一次直播中,协鑫光电董事长范斌曾经提到,从商业化的角度来讲,2022年钙钛矿明显有比较大的加速,很大程度上是来自于资本市场的重视。范斌此言非虚,在前述中那些取得重大技术进展的钙钛矿企业,无不是资本市场的“宠儿”。
 
仁烁光能于2022年8月26日完成数亿元的Pre-A轮融资,本轮融资由由三行资本领投,中科创星、苏高新创投、金浦智能、险峰长青、云启资本、中财产业基金等知名机构跟投。
 
协鑫光电2022年先后完成两轮融资,而且投资者多为全球顶尖投资机构。其中,公司于5月份完成B轮融资,获得腾讯创业数亿元投资;年末,公司又完成了5亿元的B+轮融资,淡马锡投资、红杉中国、IDG资本三家联合领投,川流投资等机构跟投。
 
此外,曜能科技于2021年8月完成数千万A轮融资,投资方为高瓴资本;黑晶光电于2022年8月完成A轮融资,投资方为同创伟业。
 
在钙钛矿的投资者中,不仅局限于专业的投资机构,还包括产业巨头。例如,宁德时代董事长曾毓群于2020年通过控股子公司瑞庭投资参投协鑫光电Pre-A轮融资,获得协鑫光电约0.13%的股权;碧桂园于2021年参投极电光能、2022年参投无限光能等。
 
其实,当下的资本市场对于钙钛矿的态度并非范斌所说的“重视”那么简单,更确切的说是“疯狂”。据不完全统计,过去两年钙钛矿领域的投资额已接近100亿元。用范斌的话讲,现在即便是初创企业,也可以拿到几千万甚至上亿的融资。某投资人更是直言,现在一般的钙钛矿项目都会报到两三亿,优秀团队的天使轮更是高达五亿左右。
 
可以看出,在“碳中和”背景下,目前钙钛矿与当年移动互联网刚刚兴起时颇为相似——广阔的发展空间以及足以颠覆市场格局的技术,其对于投资人的吸引力无需多言。曾经被戏称为买下了中国互联网半壁江山的沈南鹏在一次演讲中曾直言道,“新能源及碳中和领域已经成为红杉中国最主要的投资方向之一,我们对于其中很多赛道都进行了全产业链的布局”。对于参投了协鑫光电B+轮融资的红杉中国而言,钙钛矿必然是核心赛道之一。
 
不仅仅是一级市场,钙钛矿在二级市场中同样颇受追捧。例如,宣布五年内实现2GW钙钛矿组件产能的奥联电子,在近一个月的时间内涨幅超过200%;率先实现钙钛矿设备出货的京山轻机、与纤纳光电达成TCO玻璃战略合作的金晶玻璃在2022年的主升行情中涨幅分别高达272%和89%;布局钙钛矿设备的奥莱德自2022年9月份以来最高涨幅达到140%。
 
玻璃、胶膜“躺赢”

胶膜
 
钙钛矿产业化进程的加速,有利于持续推动光伏行业的“降本增效”,但对于晶硅产业链而言,恐将产生重大影响。
 
相比于晶硅,钙钛矿无论是效率还是成本,均具有显著优势。效率方面,Scientific Report数据显示,单结钙钛矿电池光电转换效率极限为31%,高于晶硅电池的29.43%,而双结叠层电池和三结叠层电池则高达45%和49%。成本方面,根据协鑫光电披露的数据,钙钛矿组件单W成本约为0.5元/W,仅为晶硅组件的50%。
 
尤为重要的是,钙钛矿组件的生产工艺极为简单,仅需一个工厂、45分钟即可完成,主要原材料包括钙钛矿原料、玻璃、胶膜、靶材等。反观晶硅组件,则需要经历硅料、硅片、电池、组件等多个不同工厂的生产加工,最快也需要三天时间,原材料也名目繁多。
 
显然,极低的产业链重合度,以及更高的效率和更低的成本,意味着颠覆,这有点类似于汽车替代马车、手机替代传呼机。不过,在晶硅产业链中,也有“幸存者”——胶膜和玻璃。
 
在钙钛矿组件的成本结构中,玻璃、胶膜等封装材料的占比超过1/3,属于核心原材料。而且,由于钙钛矿的稳定性始终是制约其产业化落地的关键影响因素之一,因此封装环节的重要性也愈发凸显。
 
“钙钛矿的弱点体现在化学键比较脆弱,溶剂分子或水汽可以很容易把它的化学键破坏掉,一旦被破坏,器件衰减就是一个必然的过程,比如有水汽渗进去,就会造成不稳定。并且钙钛矿本身在高温下会变得不稳定,所以我们需要找到一种具有很强针对性、效果好,同时又很便宜的封装技术。”浙大教授左立见在一次专访中直言道。
 
值得一提的是,钙钛矿胶膜已经取得了突破性进展。根据赛伍技术披露的信息,其自主研发的钙钛矿热塑性封装胶膜-TPO已与协鑫光电签订数MW级的首次批量订单。此外,据媒体报道,正在进行IPO的百佳年代推出的钙钛矿胶膜产品同样实现批量交付,并向多家客户送样。
 
除了胶膜以外,玻璃对于钙钛矿组件性能的影响同样显著。不同于晶硅组件,钙钛矿组件需要使用“透明导电氧化物镀膜玻璃”,即TCO玻璃。TCO玻璃在钙钛矿组件中除了透光和减反射外,还必须起到收集电流的作用,因此生产工艺与传统的光伏玻璃有所不用。
 
在A股市场中,金晶科技是全球少数掌握TCO玻璃生产技术并实现量产的企业。2022年,金晶科技与纤纳光电签订战略合作协议,约定金晶科技将根据纤纳光电的扩产规划,投资建设相应TCO玻璃产线并作为其主要供应商,纤纳光电每增加1GW钙钛矿电池产能规划,则金晶玻璃需配套不低于500万平米/年的TCO玻璃产能。
 
写在最后
 
钙钛矿未来是否能够颠覆晶硅,笔者不敢妄下判断,就像年后的硅料价格走势,与主流媒体和专家的判断大相径庭。比较确定的是,钙钛矿的GW级量产已经愈来愈近,而且在资本的助力下,产业化进度必然远超行业想象。至于市场竞争力,这需要事实来说话,就像当年单晶替代多晶时,依然有行业巨头认为多晶必有一席之地。
 
对于关注钙钛矿的朋友,可以关注一下即将于2月15-16日举行的“光能杯·创新分享会”,届时暨南大学教授、博导、新能源技术研究院院长麦耀华将针对钙钛矿太阳能电池的研究现状与产业化前景做主题演讲。

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