新华日报财经讯 对于追求能效提升的光伏行业来说,钙钛矿电池商用进程再次加速。近日,仁烁光能(苏州)有限公司(下称“仁烁光能”)消息显示,公司生产的商用钙钛矿组件获得了美国国家可再生能源实验室(NREL)稳态效率测试认证。同时,国内头部企业纷纷规划钙钛矿商用组件年产能达到GW级的产线项目上新,钙钛矿电池迈入产业化正在实现关键一环。
钙钛矿电池再获技术新突破
仁烁光能生产的商用钙钛矿组件全面积条件下稳态效率达到17.2%,等量转换至有效面积条件下,光电稳态效率可以高达19.3%。关键在于,其商用组件在最大功率点追踪输出(MPPT)的严格测试中实现了零衰减。“从技术角度来看,这是全球范围内钙钛矿光伏组件规模化量产取得的最新突破。”仁烁光能技术总监罗昕博士解读说。
钙钛矿组件,曾被《科学》杂志评为2013年的十大突破,被业内视为新一代太阳能电池。其原材料钙钛矿是由人工合成的半导体材料,原料易得,制备成本低、光电效率高、更环保,还可以制备透明柔性组件。
钙钛矿组件技术有两种,即单结技术和叠层技术,前者大规模量产技术日趋成熟,后者工艺进展突飞猛进。其中,叠层技术又分两条技术路线,其一是钙钛矿叠钙钛矿即全钙钛矿技术,其二是钙钛矿叠晶硅技术。
单结技术产线目前全球最大产能是150兆瓦,已在仁烁光能进行中试量产,可连续全自动化生产,良率水平超90%,本次被认证的产品即为这一量产工艺产品,预计今年年底仁烁光能单结钙钛矿商用组件可实现20%以上光电转换效率。
叠层钙钛矿技术方面,隆基绿能进展较快,在钙钛矿叠晶硅方面已实现34.6%的研发效率。更大面积的全钙钛矿组件批量化生产工艺正在确定。近两年仁烁光能在宽/窄带隙钙钛矿层制备、连接层制备、界面处理、激光和封装等生产工艺方面取得突破性进展。在今年第十九届中国可再生能源大会上,其全钙钛矿叠层组件以24.8%转换效率入选了“2024太阳电池中国最高效率(Ver.8)”。
钙钛矿量产具备良好产业链基础
对追求降本提效的光伏产业来说,钙钛矿组件技术代表着新的发展方向。在实验室条件下,钙钛矿光伏单结组件光电转换效率可达33%,叠层钙钛矿组件可达44%,“相比晶硅光伏29.4%的理论极限,叠层钙钛矿组件的光电转换率‘天花板’更高,产业投资也有着强大优势。”罗昕说,相比晶硅光伏,钙钛矿产线建设的全产链设备投资成本减少一半,单瓦制造成本低三分之一,同等功率发电高10%以上,碳足迹核算数据减少90%。
国外调研机构预测,到2032年,钙钛矿光伏电池单元的市场规模将增至2022年的26倍,达到约24亿美元。从目前的全球发展速度来看,中国企业在钙钛矿电池领域的投资规模更大,具有较强先发优势,国内钙钛矿产业即将迎来大规模量产。
京东方、比亚迪、宁德时代也在加速布局钙钛矿赛道。据不完全统计,国内目前在建的百兆瓦线在十条以上,规划的GW级产线接近十条。京东方GW级产线预计年底可试运行,仁烁光能的GW级产线预计明年第四季度建成投产,预计产品尺寸大于2㎡。
我国高端制造业为钙钛矿光伏大规模量产奠定坚实基础。钙钛矿光伏产线有涂布、物理/化学沉积、划刻、封装等四大核心环节,所涉及涂布、激光、PVD等设备国内厂家的出货量位居世界前列。在长三角区域,钙钛矿企业集聚,江苏聚集了仁烁光能、协鑫光电、极电光能等等多家头部钙钛矿企业,有效带动了设备厂家的出货规模。
新技术还需市场再验证
但钙钛矿电池大规模量产还有两大阻碍,一是要对组件进行可靠性验证,二是要进一步降低组件生产成本。“我们产品内测通过IEC61215等晶硅光伏的测试体系。莱茵可靠性认证及第三方户外电站实证正在进行,理论上,在户外实际条件范围内钙钛矿可以同晶硅具有相当的稳定性和寿命。”罗昕说,户外实证数据表明,钙钛矿光伏产品功能稳定,实际发电量优于晶硅光伏,作为新兴原创产品,可靠性还需要通过在不同环境下进行长周期实证。
生产成本来看,目前钙钛矿光伏成本高于晶硅,随着产业规模扩大,产线效率提升,预计未来成本可降至每瓦0.6元,相比当前晶硅组件成本每瓦0.8元以上,竞争优势明显。
仁烁光能已联合业内知名期刊,邀约钙钛矿领域内,全球顶尖专家、知名学者、钙钛矿供应链技术研发骨干,将于2024月10月14日至17日在南京举办全球首届钙钛矿和有机光伏自然会议。该会议计划将对材料设计与合成、光电特性研究、器件制备与测试技术、长期稳定性评估、规模化生产工艺以及市场应用探索等方面进行全面交流沟通。“这也是为全面解决技术方面的行业共性问题,我们主动承担了国际层面技术交流责任。”仁烁光能董秘许兰库表示。
新华日报·财经记者 何玥颐