光伏“终极者”:钙钛矿强势崛起 产业链蓄势待发

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  钙钛矿,这个有点拗口的名字在2022年的资本市场声名鹊起。

  8月18日,科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》,提出研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛电池等技术,再次将钙钛矿这一新技术推至聚光灯下。

  “其实《‘十四五’能源领域科技创新规划》里已经有‘发展钙钛矿等先进光伏技术’这类的表述,对钙钛矿的共识去年底就有了。”钙钛矿电池企业协鑫光电董事长范斌告诉上海证券报记者。

  不同于字面意思,作为光伏材料的钙钛矿,实际是指与钙钛矿(CaTiO3)晶体结构类似的一大类化合物。因其更高的理论效率、更低的可期成本,而被视为下一代光伏路线可能选择的“终极答案”。

  以10年时间,走完晶硅半个世纪发展之路。当2013年美国《科学》杂志将钙钛矿评为年度十大科学突破,在彼时仍由晶硅完全“统治”的光伏世界中,钙钛矿还在实验室里力证自己在光电效应上的巨大潜力。

  而从“无名之辈”到“明日之星”,钙钛矿的转化效率也从最初的3.8%,跃升至如今钙钛矿-叠层电池31.3%的最新理论数据。这段“成名”之旅,始终伴随着钙钛矿技术上限的不断突破和产业化的逐步落地。

  与此同时,在这条以“降本增效”为导向的赛道上,越来越多“追光者”陆续入场。隆基、晶科、天合、凯辉、宁德、腾讯等一众行业龙头、创投基金和产业资本纷纷布局钙钛矿,抢滩未来技术。

  然而,技术日趋成熟、资本争相竞逐的搅动下,钙钛矿也面临着愈发急迫的商业化难题。稳定性、大尺寸的技术瓶颈怎么破?行业标准由谁制定、如何制定?产业链距离大规模爆发到底还有多远?谁会是最先“跑出来”的那匹“赛马”?一系列问题被摆在这个“光伏新星”的面前,而黎明前的“押注”亦考验着市场的洞见与定力。

  资本市场“春江水暖”

  春江水暖鸭先知。相较于二级市场“闻风而动”,一级市场则更早嗅到了未来技术的行进气息。

  “得钙钛矿者得‘涨声’。”此言之于2022年的资本市场毫不夸张。截至8月18日的一个月间,Choice钙钛矿电池”指数涨幅达24.30%,跑赢大盘。京山轻机金晶科技杭萧钢构等概念股持续大涨。8月至今,就有协鑫集成特变电工瑞泰新材等十余家上市公司在互动平台上被问及是否涉足钙钛矿业务。

  不过,一位深耕钙钛矿产业的创投机构合伙人告诉记者,国内目前主要的钙钛矿链上的优势企业大多还没上市,比如纤纳光电、协鑫光电、仁烁光能、极电光能、万度光能、华能新能源等,各家中试线计划基本集中在今明两年安装完成,规模都在100MW—200MW之间,组件尺寸主要为1.2mx0.6m或相近尺寸。

  率先在量产道路上迈出切实步伐的,当属纤纳光电和协鑫光电两家企业。7月28日,纤纳光电宣布,将首批5000件α组件(最高功率130W,尺寸1.245mx0.635m)发往浙江省工商业分布式钙钛矿电站,率先实现了钙钛矿光伏应用。

  协鑫光电创始人、董事长范斌昨日告诉记者,公司100MW中试线(尺寸1mx2m)已经在运行,计划今年效率达到16%,2023年达到18%。

  “主攻”叠层钙钛矿组件的仁烁光能,成为在这一技术路线上走得最远的公司。顾名思义,“叠层钙钛矿”即将两层钙钛矿叠加在一起,从而使得组件效率实现最大化。与此同时,天合光能正在研发晶硅上叠钙钛矿,而更多厂商研发的项目仍以单结(即单层钙钛矿面板)为主。

  对于为何“独辟蹊径”,仁烁光能一位高管对记者解释道:“我们认为钙钛矿叠钙钛矿将是钙钛矿面板的最终方案,因为它的转化效率最高,并且叠层技术向下兼容单结,无须再单独研发单结技术即可生产单结。”

  而在技术分野背后,既是创业公司竞速量产的路线抉择,也包含了风险投资人锚定“陪跑对象”的深层逻辑。协鑫光电2年来已完成5轮融资,最近一次的B轮融资在今年5月完成。范斌告诉记者,投资方包括腾讯、宁德时代、凯辉等明星机构。再如,纤纳光电亦在2015—2021年间获得了5轮投资,投资方包括三峡资本、三峡能源、京能集团、招银国际、杭开集团等。

  此外,A股多家新能源龙头也纷纷出手钙钛矿。如宁德时代董事长曾毓群在近期召开的业绩说明会上表示:“公司钙钛矿电池研究进展非常顺利,正在搭建中试线。”

  应用领域“开疆拓土”

  如果说在转化效率上的更高上限,是钙钛矿闯荡光伏领域的立足之地;那么在应用领域上的更多可能,则是钙钛矿打开市场的傍身之技。

  钙钛矿材料自涉足太阳能电池领域之初,便将目光牢牢锁定晶硅转化效率的“天花板”,开启一场“效率革命”。

  在过去相当长一段时间里,晶硅光伏电池都是成本和效率极佳的统一体。相伴而生的,是天然矿物转化太阳能效率的局限性。29.43%的理论极限值,成为晶硅材料“一眼到头”的屏障。事实上,自2017年以来,晶硅的实验室效率就一直在26.7%“原地踏步”,未再实现新的突破。

  与之形成鲜明对比,钙钛矿则走出了“最陡峭的成长曲线”。2009年,日本科学家首次用钙钛矿光伏电池发电,当时其电能转换效率仅有3.8%。仅仅过去13年,今天钙钛矿电池的实验室效率就已基本追平了晶硅60多年发展才达到的结果,达到了25.7%。而且,钙钛矿电池的单层理论效率达33%,双层可达45%以上,具有比晶硅更高的提升空间。

  业内人士向记者介绍,钙钛矿电池的开发速度之所以比晶硅快得多,是因为它不单指一种物质,而是多种化合物的混合。这些化合物所吸收光的波长都集中在光电转化效率最高的波长(1.4eV)附近。通过调整这些化合物的组合,电池效率可以不断提升。相比之下,晶硅不仅吸收波长的光电转化效率偏低,而且是单一物质,无法调节。

  采访中,纤纳光电CTO颜步一抄起一瓶像墨水一样的东西向记者介绍:“这就是用来做钙钛矿电池的原料。生产钙钛矿电池薄膜的过程类似于报纸打印,我们把‘墨水’涂在基板的表面,最后再涂覆一层隔水隔油的材料,盖上基板即完成生产。”

原标题:【光伏“终极者”:钙钛矿强势崛起 产业链蓄势待发
内容摘要:钙钛矿,这个有点拗口的名字在2022年的资本市场声名鹊起。 8月18日,科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022—2030年)》,提出研发高效硅基光伏 电池 、高效稳定钙钛矿 ...
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