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鈣鈦礦,第三代太陽能電池,至今還是好故事嗎?

2023-01-31 17:33
來源:澎湃新聞·澎湃號(hào)·湃客
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作者/星空下的鍋包肉

編輯/菠菜的星空

排版/星空下的泡芙

資本市場(chǎng)上,前沿的技術(shù)路線總是備受關(guān)注,不論是否量產(chǎn),也不論能否盈利。比如,第三代半導(dǎo)體。再比如,正日益吸睛(jin)的第三代太陽能電池。

沒錯(cuò),太陽能電池也已經(jīng)發(fā)展到第三代了。

第一代,是晶硅太陽能電池。常見的單晶硅/多晶硅電池,就屬于這一類。典型玩家,隆基綠能(601012)。

第二代,是薄膜太陽能電池。以銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)等化合物材料代替晶硅。典型玩家,漢能薄膜(HK0566)。

第三代,是鈣鈦礦太陽能電池。利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料,屬于一種新型薄膜電池。

來源:知乎-魯班投資

當(dāng)初,第二代的漢能薄膜,眼見他起高樓,眼見他樓塌了(詳見昔日首富被帶走?光伏巨頭,黯然落幕!一文)。

如今,鈣鈦礦薄膜電池,前景又將如何?

一、降本增效,看似完美

眾所周知,相較于薄膜電池,晶硅太陽能電池一向占據(jù)主導(dǎo)地位。從前是多晶硅,現(xiàn)在是光電轉(zhuǎn)換效率更高,且成本已降至更低的單晶硅。

數(shù)據(jù)顯示,2021年,全球晶硅電池市占率高達(dá)96.2%。

那么,為什么還會(huì)有3.8%的市場(chǎng)留給薄膜電池呢?

因?yàn)榕c晶硅電池相比,薄膜電池成本低,弱光性好(陰天也能發(fā)電)。只是,薄膜電池有一項(xiàng)致命缺陷,即光電轉(zhuǎn)換效率低。

所以,從市場(chǎng)選擇的結(jié)果來看,薄膜電池顯然沒有晶硅電池競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)。

不過,近年來,鈣鈦礦電池的飛速發(fā)展,重新點(diǎn)燃了薄膜電池的希望。

事實(shí)上,早在2009年,鈣鈦礦電池就已經(jīng)出現(xiàn)了。只不過彼時(shí),其光電轉(zhuǎn)換效率只有3.8%,甚至遠(yuǎn)不如二代薄膜電池材料。

而到2022年,13年的時(shí)間,鈣鈦礦太陽能電池理論光電轉(zhuǎn)換效率已高達(dá)33%,采取疊層模式后(鈣鈦礦可以與HJT、TOPCon等晶硅電池組成疊層電池),光電轉(zhuǎn)換效率甚至有望突破45%(數(shù)據(jù)來源:國泰君安)。

什么概念呢?

晶硅電池,為了突破光電轉(zhuǎn)換效率瓶頸,正在從P型電池向N型電池發(fā)展。但是,晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率理論極限,也就只有29.4%。

也就是說,對(duì)于鈣鈦礦薄膜電池而言,光電轉(zhuǎn)換效率不僅不再是劣勢(shì),反而可能是提升效率更前沿的新方向。

與此同時(shí),鈣鈦礦電池,還保留著薄膜電池的優(yōu)點(diǎn)。

下圖是晶硅電池和薄膜電池的產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)比。其中,晶硅電池各環(huán)節(jié)獨(dú)立,從前到后完整耗時(shí),最少需要3天。而鈣鈦礦電池可在單一工廠內(nèi),45分鐘走完全程。

來源:天風(fēng)證券

另外在成本方面,一方面,鈣鈦礦材料廉價(jià)易得;另一方面,鈣鈦礦設(shè)備投資成本低,大約只有晶硅電池的50%。

來源:長江證券

對(duì)比晶硅電池,鈣鈦礦電池既能降本,又能增效。這么一比,堪稱完美。

二、性能再好,卻有硬傷

鈣鈦礦薄膜電池解決了二代薄膜電池的痛點(diǎn),只是,轉(zhuǎn)頭又遇到了新的問題。

1?穩(wěn)定性差

縱使鈣鈦礦材料千好萬好,但真的適合用于太陽能電池嗎?

太陽能電池的首要任務(wù),就是常年置于強(qiáng)光照射下。而鈣鈦礦太陽能電池,在潮濕、光照條件下,穩(wěn)定性較差,易分解,從而將降低器件使用效率,而且影響電池使用壽命。

據(jù)了解,目前國內(nèi)外MPP穩(wěn)定性水平(鈣鈦礦電池在最大光功率輸出點(diǎn)MPP處的長期運(yùn)行穩(wěn)定性時(shí)間)一般在幾千小時(shí)。而晶硅太陽能電池的使用壽命,一般承諾20或25年。

與之相比,鈣鈦礦電池,壽命縮水了幾十倍。這樣的鈣鈦礦電池,還具有成本優(yōu)勢(shì)嗎?

而且,鈣鈦礦電池一般為有機(jī)金屬鹵化物鈣鈦礦電池,其中含有有毒鉛元素,對(duì)健康和環(huán)境也存在潛在危害。

2?大面積難

另外,鈣鈦礦電池引以為傲的光電轉(zhuǎn)換效率,也只存在于小面積的實(shí)驗(yàn)中。

當(dāng)下,鈣鈦礦+晶硅疊層這種應(yīng)用方式,熱度持續(xù)攀升。日前,北京曜能科技有限公司自主研發(fā)的小面積鈣鈦礦/晶硅兩端疊層電池,穩(wěn)態(tài)輸出效率達(dá)到32.44%,再次刷新了國內(nèi)轉(zhuǎn)換效率紀(jì)錄。

但請(qǐng)注意,這只是實(shí)驗(yàn)室做的小面積電池。如果面積放大,將極大增加薄膜制備難度,極易出現(xiàn)制備不均勻、不穩(wěn)定等問題,降低轉(zhuǎn)換效率。

而產(chǎn)業(yè)化必然要朝著大面積方向發(fā)展。大面積制造,或?qū)⒊蔀橹萍s鈣鈦礦電池產(chǎn)業(yè)化的一大關(guān)鍵。

三、理想豐滿,現(xiàn)實(shí)骨感

目前,賽道上也有不少玩家,八仙過海,各顯神通。

只是理想豐滿,現(xiàn)實(shí)骨感。

2021年,華能集團(tuán)實(shí)現(xiàn)3500cm2組件面積,但效率只有15.5%。

2022年,極光電能實(shí)現(xiàn)效率18.2%,但組件面積只有300cm2,大概就是兩三個(gè)巴掌大小。

而二級(jí)市場(chǎng)被炒的火熱的上市公司,實(shí)則大部分都停留在技術(shù)研發(fā)階段,量產(chǎn)下線寥寥無幾。

相比之下,協(xié)鑫集團(tuán)旗下的協(xié)鑫光電,無疑算是走在前面的。

2019年,協(xié)鑫光電組件實(shí)現(xiàn)了1241.16cm2面積,15.31%效率。2022年,協(xié)鑫光電建設(shè)100MW量產(chǎn)生產(chǎn)線,將組件面積擴(kuò)大到1m*2m,預(yù)計(jì)工藝和產(chǎn)能穩(wěn)定后,量產(chǎn)組件效率將超18%。

但即便是協(xié)鑫光電這個(gè)成績,距離晶硅電池仍然相差甚遠(yuǎn)。而且,這只考慮了效率問題,還沒有解決更為致命的壽命瓶頸。

所以,鈣鈦礦太陽能電池,真的有市場(chǎng)嗎?這個(gè)問題,恐怕選擇顆粒硅、鈣鈦礦兩手抓的協(xié)鑫集團(tuán),也給不出確切答案。

或許大家都在賭,賭贏了就是下一個(gè)隆基,賭輸了就是下一個(gè)漢能。

注:本文不構(gòu)成任何投資建議。股市有風(fēng)險(xiǎn),入市需謹(jǐn)慎。沒有買賣就沒有傷害。

    本文為澎湃號(hào)作者或機(jī)構(gòu)在澎湃新聞上傳并發(fā)布,僅代表該作者或機(jī)構(gòu)觀點(diǎn),不代表澎湃新聞的觀點(diǎn)或立場(chǎng),澎湃新聞僅提供信息發(fā)布平臺(tái)。申請(qǐng)澎湃號(hào)請(qǐng)用電腦訪問http://renzheng.thepaper.cn。

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