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钙钛矿只谈效率不讲成本的“技术革命”都是空谈

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相比其他电池技术,钙钛矿技术近期进展受到关注,因为市场预计今年将实现GW级量产,市场特别关注钙钛矿方面的中试生产线进展。

但从中试线到量产商业化还有很长的路要走。比如钙钛矿的稳定性、寿命等核心痛点是否解决,是制约未来商业化量产的关键因素。

综合来看,我们肯定钙钛矿产业的进步,看好未来钙钛矿在叠层和多层的应用带来的光伏效率的提升。但实事求是地说,要实现钙钛矿的量产和应用,即使取得阶段性突破,也为时尚早。

01

钙钛矿在讲什么故事?

目前,光伏电池技术有多种路线,如拓普康、HJT、XBC、钙钛矿等。谁会是最后的主流路线不得而知,因为行业还处于试错阶段,但今天我们要重点说一下钙钛矿。

简单来说,钙钛矿电池是一种晶体结构与钙钛矿(CATIA O3)相似的“ABX3”化合物,与字面意思无关。它不是钙或矿物质。

钙钛矿之所以被业界寄予厚望,是因为它的效率和性能相对于其他技术非常有吸引力。一旦能够量产,将会引起光伏行业的巨大地震。

首先,钙钛矿有哪些吸引人的地方?

第一,效率远高于晶体硅电池。钙钛矿电池材料性能优异,不仅可以制成单结,还可以制成叠层电池(如用HJT叠层)、三层电池等。

晶体硅电池的理论极限效率为29.4%,而单结钙钛矿可以达到33.7%,堆叠模式下钙钛矿的理论转换效率可以达到50%左右,而HJT目前的最大转换效率为27%左右,可以说完全不在一个数量级,晶体硅电池完全爆表。

即使从目前实验室的转换效率来看,钙钛矿堆实验室的效率也能达到32.5%,仍然远远超出晶体硅电池。所以钙钛矿电池技术因为效率的想象空间更大,所以很有吸引力。

第二,生产成本很低。由于钙钛矿的生产工艺与晶体硅相比非常简单,产业链明显缩短,从原料到组件只需要45分钟左右;晶体硅电池,硅料、硅片、电池、组件需要在不同的工厂加工,完成一套工艺需要3天左右。

另外,钙钛矿材料的价格比晶体硅低,因为钙钛矿基础材料是基础化学元素,晶体硅电池需要使用一些稀有金属。在生产过程中,钙钛矿怕高温,晶体硅生产的前端工艺需要高温操作,所以能耗比晶体硅电池低。

而且钙钛矿电池厂就是钙钛矿组件厂,组件成本主要由玻璃、封装材料、电极材料构成,所以单GW的生产成本是晶体硅电池的一半。

那么既然这么多优点,效率高,成本低,为什么钙钛矿不能量产呢?

由于钙钛矿电池属于离子晶体材料,稳定性比晶体硅差;而且随着钙钛矿电池面积的增大,模块的效率损失会更加严重。

最近,德国亥姆霍兹研究中心的AntonioAbate领导的团队表示,钙钛矿电池的稳定性研究取得了“里程碑式的进展”,产业链不断传来好消息,例如纳米组件成功通过了IEC61215和IEC61730的稳定性全系统认证。

这些产业发展表明钙钛矿在克服自身缺点方面一直在不断进步,但并不意味着业界最担心的钙钛矿量产稳定性问题已经解决。

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理想和现实的差距有多大?

为什么佩洛夫斯基

钙钛矿的厂家很多不在列,基本做钙钛矿的企业产能在100-200MW之间,比如GCL-100MW,仙纳-100MW,极地光伏-150MW等。2022年产能约880MW,预计2023年为1.36GW。

但由于钙钛矿前景乐观,多家龙头企业的扩产计划正在紧锣密鼓地进行,预计到2026年规划产能将达到40GW左右。当然,值得注意的是,规划不等于现实或落地。至于理想与现实的偏差,谈未来有多少产能是不现实的。

而对于光伏行业来说,不谈成本只谈效率就是一句空话。毕竟HJT目前一直无法量产的原因是成本高于PERC。可见,效率再高,量产成本也降不下来,只是空中楼阁。

目前GCL光电、仙纳光电等龙头公司的钙钛矿产能还是MW级别,规模上谈不上降成本和经济效益。所以,虽然说现在因为实现了0-1的突破而狂欢,但冷静下来应该清楚,距离1-10还很远。

此外,简志研究认为,即使钙钛矿相比去年有了一定的突破,但对于其量产来说,仍是一个长期的问题。就像上面提到的稳定性问题,寿命短可以说是钙钛矿相对于晶体硅电池的致命缺陷。一般晶体硅电池的寿命是25年,但目前钙钛矿电池的最长寿命是几千小时。

如果未来钙钛矿能解决这些核心问题,可以说是一场完全颠覆性的光伏革命,但目前虽然有所进步,但说颠覆还为时过早。(作者:宋瑶简志研亲)

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