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鈣鈦礦!掀起第三代太陽能電池浪潮

   2022-08-15 gherer37910
核心提示:根據(jù)國際能源署數(shù)據(jù),2020年全球新增光伏發(fā)電裝機達到139GW,累計裝機達到760GW,光伏發(fā)電占全球總發(fā)電量的3.7%。其中,中國新增裝機48GW,累計裝機253GW,是全球最大的光伏發(fā)電應用市場。在制造端,中國的多晶硅料、硅片、電池片和組件產(chǎn)量均連續(xù)多年穩(wěn)居全
根據(jù)國際能源署數(shù)據(jù),2020年全球新增光伏發(fā)電裝機達到139GW,累計裝機達到760GW,光伏發(fā)電占全球總發(fā)電量的3.7%。其中,中國新增裝機48GW,累計裝機253GW,是全球最大的光伏發(fā)電應用市場。
在制造端,中國的多晶硅料、硅片、電池片和組件產(chǎn)量均連續(xù)多年穩(wěn)居全球首位。預計到2050年,全球光伏累計裝機將超過12000GW,發(fā)電總量占比將超過25%。

光伏組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心部件,能夠?qū)?a href="http://www.yifanfurniture.com/news/search.php?kw=太陽能" target="_blank">太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。能量轉(zhuǎn)換效率是光伏組件的核心技術(shù)參數(shù),更高的轉(zhuǎn)換效率是光伏技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷追求的目標,是光伏發(fā)電成本持續(xù)下降的源動力。

隨著TOPCon、HJT、IBC等技術(shù)逐步成熟,逼近其光電轉(zhuǎn)換效率理論極限,業(yè)界開始尋找新一代太陽能技術(shù)。

/01/  鈣鈦礦簡介

鈣鈦礦太陽能電池(perovskite solar cells)實驗室光電轉(zhuǎn)換效率迅猛增長,疊層電池的實驗轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超越硅基太陽能技術(shù)。
鈣鈦礦材料在太陽能電池方面的應用,不僅轉(zhuǎn)換效率有明顯優(yōu)勢,制作工藝也相對簡單。因此,更便宜、更容易制造的鈣鈦礦太陽能電池,很有可能改變整個太陽能電池的格局,在太陽能發(fā)電方面的應用具有廣闊的前景。
鈣鈦礦電池命名取自俄羅斯礦物學家Perovski的名字,結(jié)構(gòu)為ABX3以及與之類似的晶體統(tǒng)稱為鈣鈦礦物質(zhì)。
據(jù)公開報道,此前,中科院半導體所科研團隊通過引入少量氯化銣,同時實現(xiàn)了鈣鈦礦太陽能電池的高光電轉(zhuǎn)換效率和高穩(wěn)定性,研制出的單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池達到目前公開發(fā)表的世界最高效率。
專業(yè)機構(gòu)協(xié)鑫納米測算,鈣鈦礦太陽能電池作為第三代太陽能電池,具有以下特點:
  • 高效率:單結(jié)鈣鈦礦電池理論最高轉(zhuǎn)換效率達31%,多結(jié)理論效率超過50%,遠高于晶硅的29.4%;

  • 低成本:鈣鈦礦電池相比晶硅產(chǎn)業(yè)鏈大幅簡化,生產(chǎn)鈣鈦礦組件單瓦能耗只有晶硅組件的1/10,成熟期的鈣鈦礦電池單位產(chǎn)能投資額為晶硅電池的一半,綜合成本看,鈣鈦礦組件單瓦總成本約為5-6毛,是晶硅極限成本的50%。

此外,金晶科技也曾對鈣鈦礦電池熱點有過表態(tài)。金晶科技公告稱,經(jīng)自查,公司TCO導電膜玻璃定位于碲化鎘、鈣鈦礦電池等行業(yè)上游,公司TCO導電膜玻璃已經(jīng)成功下線,并且與國內(nèi)部分碲化鎘、鈣鈦礦電池企業(yè)建立業(yè)務(wù)關(guān)系,得到認可開始供貨。

/02/  公司動態(tài)

據(jù)悉,8月2日當天大盤低迷,金晶科技成為了為數(shù)不多的漲停股,自7月28日起的四個交易日內(nèi)累計漲幅達46%。此外,捷佳偉創(chuàng)、京山輕機、聆達股份、帝爾激光等個股漲幅居前,整個鈣鈦礦電池板塊近一個月漲幅約20%。
在概念引爆的同時,多家相關(guān)公司也針對此進行了回應。
  • 愛康科技:公司高度重視鈣鈦礦電池的市場前景,已經(jīng)涉足鈣鈦礦材料與HJT疊層電池技術(shù)的研發(fā)。

  • 拓日新能:鈣鈦礦項目屬于公司的研發(fā)重點之一,公司鈣鈦礦項目設(shè)備以自研改造為主,也會視實際需要進行部分設(shè)備采購。

  • 杭蕭鋼構(gòu):“合特光電要在不晚于2023年5月10日實現(xiàn)高轉(zhuǎn)化效率鈣鈦礦/晶硅薄膜疊層電池100兆瓦中試線投產(chǎn),且電池轉(zhuǎn)化效率達到28%以上”。

  • 京山輕機:公司已有部分鈣鈦礦電池設(shè)備出貨,并在積極布局其他鈣鈦礦電池設(shè)備上進行了相應的技術(shù)儲備。目前公司已與行業(yè)多家鈣鈦礦電池企業(yè)進行了業(yè)務(wù)聯(lián)系和合作,并有產(chǎn)品應用于多個客戶端。

此外,鋰電龍頭寧德時代也開啟了跨界布局。于5月宣稱,公司鈣鈦礦光伏電池研究進展順利,正在搭建中試線。
鈣鈦礦領(lǐng)域主要玩家及進展:

/03/  專家觀點
各界對鈣鈦礦電池當前的應用看法不一。
業(yè)內(nèi)人士指出,目前,鈣鈦礦材料作為太陽能電池潛力材料,還面臨一些挑戰(zhàn)。大規(guī)模制備鈣鈦礦層技術(shù)不成熟。鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性不足。硅基太陽能電池壽命可達到20年以上,但目前鈣鈦礦電池有效壽命還不夠長。
中信證券表示,短期內(nèi)鈣鈦礦電池受穩(wěn)定性差、大面積組件效率低等問題制約。但長期來看,鈣鈦礦電池有望引領(lǐng)新的技術(shù)變革,TCO玻璃市場有望加速擴容,國產(chǎn)替代市場空間廣闊,有望成為傳統(tǒng)玻璃企業(yè)新的增長點。
綜上所述,鈣鈦礦電池材料成本低,結(jié)構(gòu)簡單,制造工藝流程短,生產(chǎn)能耗低。
隨著學術(shù)界不斷刷新鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率,初創(chuàng)企業(yè)如雨后春筍,傳統(tǒng)巨頭也準備加深護城河,鈣鈦礦電池已經(jīng)來到商業(yè)化的前夜。
有行業(yè)專家認為,鈣鈦礦未來發(fā)展的關(guān)鍵點在于:
  • 提升疊層電池器件中鈣鈦礦頂電池的穩(wěn)定性和大面積制備成為了技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵所在,也是疊層電池邁向產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ);

  • 鈣鈦礦光電器件裝備的研發(fā),激光、蒸鍍、磁控和SALD設(shè)備和配套工藝方面的積累;

  • 鈣鈦礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,需要材料、設(shè)備及鍍膜等合作開發(fā)新型的鍍膜材料及相關(guān)鍍膜設(shè)備,來適應新產(chǎn)品的需求,這是一個漫長且艱辛的過程;

  • 傳統(tǒng)鈣鈦礦吸光材料在長期光照加熱條件下結(jié)構(gòu)極易被破壞,導致電池性能迅速衰減,穩(wěn)定性是個世界難題,這一點纖納光電近期有所突破,但仍需很長的路要走。

 
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