真正搭建了中试线、进入量产阶段的企业并不多,多数停留在实验室阶段和项目初期。
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界面新闻曾在2021年详细报道过钙钛矿电池技术。
钙钛矿是指一类陶瓷氧化物,呈立方体晶形,可用来制作太阳能电池的替代材料。应用这种材料做成的电池,最大优势在于光电转换效率高、产业链相对较短且更为便宜。
招商证券研报指出,单结钙钛矿电池理论效率极限可达33%,高于第一代晶硅电池与第二代薄膜电池,且阴天及温度等因素对组件效率的影响也更低。
同时,通过调整前驱体组分,钙钛矿带隙可调、透光性优异,可以制备钙钛矿/钙钛矿叠层与钙钛矿/晶硅叠层,理论效率分别可达45%和43%,实现转换效率的飞跃。
此外,钙钛矿电池材料纯度要求低、用量少、能耗理论成本低,规模化后设备投资仍有降本空间。组件可柔性化制备,具备轻量化优势,终端应用场景多样化。
但钙钛矿电池在稳定性方面一直备受质疑。传统钙钛矿吸光材料在长期光照加热条件下,结构极易被破坏,导致电池性能迅速衰减。
如何大面积制备及解决连续生产面临的良品率、稳定性问题,也是钙钛矿电池面临的最大挑战。因为钙钛矿电池组件在放大过程中,可能会遇到设备设计以及材料匹配等问题。
因此,钙钛矿电池何时能成为市场主流,市场依旧存疑。
钙钛矿企业极电光能总裁于振瑞曾对界面新闻表示,三年后钙钛矿光伏产品能和晶硅直接竞争。
但一位晶硅光伏龙头相关技术人士则对界面新闻称,相对于晶硅电池,钙钛矿电池完全创立了一条新的产业链,很难在短时间内完全颠覆晶硅电池。
“单结钙钛矿电池没有明显优势,可能在5-10年间才会有确定趋势。也许业内对叠层的接受度更快。”该人士表示。
叠层电池是目前产业化的另一选择。据界面新闻了解,钙钛矿更适合和N型电池之一的异质结电池做叠层。
目前国内对于钙钛矿技术的研究及商业化进程,与国外基本一致,且相对走在前列。
去年6月,南京大学现代工程与应用科学学院和英国牛津大学学者,运用涂布印刷、真空沉积等技术,在国际上首次实现了大面积全钙钛矿叠层光伏组件的制备,开辟了大面积钙矿叠层电池的量产化、商业化的新路径。
经国际权威第三方测试机构认证,该组件稳定的光电转换效率达21.7%,是目前已知的钙钛矿光伏组件的世界最高效率。
日前,经中国计量院第三方测试认证,北京曜能科技有限公司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%,刷新国内转换效率纪录。
近年来,钙钛矿初创企业如“雨后春笋”般涌现,包括极电光能、纤纳光电、协鑫光电、众能光电、仁烁光能等。它们备受资本青睐,吸引了多家投资大鳄押注。
去年底,协鑫集团旗下的协鑫光电完成了5亿元B+轮融资,投资企业包括淡马锡中国、红杉中国、IDG资本。该公司B轮融资中,还出现了腾讯的身影。
极电光能背靠长城控股,已完成Pre-A轮融资;曜能科技投资方包括高瓴团队。
此外,纤纳光电完成了D轮融资,仁烁光能已完成Pre-A轮融资,光晶能源、脉络能源等公司也完成了天使轮融资。
初创企业在钙钛矿电池量产进度上明显更快。例如,协鑫光电建有100 MW大尺寸钙钛矿组件产线,预计2023年底实现18%的转换效率。
极电光能150 MW的钙钛矿光伏组件生产线已建成投产,这是全球已投产中产能最大的钙钛矿光伏生产线。今年,该公司计划启动首条GW级产线建设。
仁烁光能已建成10 MW钙钛矿叠层研发线,将于2023年三季度完成150 MW的量产线建设。计划未来五年内建设数条GW级别的钙钛矿电池组件生产线。
中金公司预计,2023年钙钛矿行业中试线扩产规模达1000-1200 MW,同比增长近两倍;2023年上半年,有三家企业或率先启动行业首批GW级产能的建设和招标活动;2023-2024年,各家一级市场钙钛矿公司融资轮次有望继续向前推进。
除初创公司外,也有很多已上市的大公司开始涉足钙钛矿领域,包括设备商们和光伏头部组件电池企业。前者多布局钙钛矿产线相关设备和材料;后者多研制钙钛矿电池技术。
据界面新闻不完全统计,在30只与钙钛矿电池概念相关的个股中,真正搭建了电池中试线、进入量产阶段的企业并不多,多数停留在实验室阶段和项目初期。产线进度相对较快,涉及通威股份(600438.SH)、协鑫集成(002506.SZ)、杭萧钢构(600477.SH)、奥联电子等。
此外,超过一半钙钛矿电池概念股聚焦在钙钛矿技术设备及材料端。
与晶硅电池相比,钙钛矿产业链无需银浆等高价值的原材料。钙钛矿产品以基础矿为原料合成产生,再涉及部分玻璃、TCO、封装胶膜等,整体成本相对较低。
天风证券研报指出,钙钛矿电池制备整个工艺需要九步,主要设备包括PVD设备、涂布设备、激光设备、封装设备。
其中,涂布设备难度较大。钙钛矿电池是把卤化物溶液涂在玻璃或是硅片上,溶液结晶后,形成光伏的吸光材料。目前没有其他生产活动需要此结晶工艺。PVD设备等相对成熟,晶硅电池及其他行业也需要用到。
钙钛矿电池概念股中,还有多家光伏头部企业,包括隆基绿能(601012.SH)、通威股份等。它们在晶硅技术路线上有一定的技术及人才优势,更有能力参与下一代光伏技术的竞争,同时,它们更具有动力参与钙钛矿晶硅叠层的相关研发。
极电光能联合创始人、副总经理郑策曾向界面新闻记者表示,钙钛矿电池初创企业基本从大面积平板做起,选择单结钙钛矿技术。此前有晶硅电池业务的企业,多选择做叠层技术。
郑策指出,如果钙钛矿电池企业想与异质结电池一起做叠层,可以通过购买异质结产线来解决。但异质结电池企业如果需要钙钛矿技术,目前市场上无成套的设备与技术可供采购,需要自己开发,难度更大。
入局钙钛矿电池的,还有部分跨界企业。近期宣布进军的皇氏集团,主营业务与乳业相关;七彩化学(300758.SZ)、万润股份(002643.SZ)等原主营业务,也与光伏无关;锂电龙头宁德时代(300750.SZ)也已经启动了钙钛矿中试线。