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新一代光伏走向成熟还需迈过几道坎?

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-06-06  来源:电工钢领航网  作者:编辑rn  浏览次数:0
核心提示:  全球首条百兆瓦钙钛矿产线日前在浙江衢州正式量产。从2009年首次面世,到2022年首条规模化线落地,十多年间,新一代光伏技术

 

  全球首条百兆瓦钙钛矿产线日前在浙江衢州正式量产。从2009年首次面世,到2022年首条规模化线落地,十多年间,新一代光伏技术钙钛矿不断刷新转化效率最高纪录,取得了其它太阳能电池技术几十年才实现的发展。

  在碳达峰、碳中和目标下,研发制备更低成本、更高效率的光伏技术是实现光伏发电平价上网的关键,也将为实现“双碳”目标提供重要科技支撑。

  钙钛矿迈向产业化,能否催生清洁能源产业的新一轮技术革新?

  首条钙钛矿100兆瓦产线量产

  在衢州纤纳新能源科技有限公司的无尘车间里,机械臂上下翻转、穿插配合,每隔40秒就有一片钙钛矿太阳能电池组件完工下线。

  “用钙钛矿的溶液在玻璃上‘打印’一层薄膜,这层薄膜就能用于太阳能发电。”纤纳光电CEO姚冀众说,他们研发的溶液打印技术,让钙钛矿的生产过程就像印刷报纸一样高效。

  5月20日,纤纳光电宣布全球首条钙钛矿100兆瓦生产线正式量产。同日,该企业还发布了针对地面集中式光伏电站研发的钙钛矿组件。该款组件长1245毫米,宽635毫米,厚度为6.4毫米,包括115瓦至130瓦的四个功率型号。

  业内人士认为,钙钛矿实现百兆瓦级的规模化量产,意味着以钙钛矿为代表的新一代光伏电池技术向产业落地迈出了重要一步。

  钙钛矿光伏电池是一种新型人工合成光伏材料,相对晶硅太阳能电池有高吸光率、高转换效率、柔性、透光的优势,可以在阴雨天等低光照环境正常工作,能接受极端低温和高温,具备柔性且具有20%-80%的透光性。

  钙钛矿材料在2009年首次被尝试应用于光伏发电领域,受到学术界的广泛关注,2013年入选美国《科学》2013年十大科学突破,2017年获得有诺贝尔奖风向标之称的化学领域“引文桂冠奖”。

  人们很快发现了钙钛矿的优点,除了性能优异、成本低廉外,这种材料的效率提升速度尤为惊人。2009年面世时,钙钛矿的光电转化效率只有3.8%,仅仅十多年后,钙钛矿的实验室效率已提升至25.7%。

  中泰证券研究所发布的研报显示,钙钛矿的效率提高速度是目前所有太阳能电池技术中发展最快的,仅用10年时间即取得了其它种类太阳能电池几十年才实现的成就。

  “钙钛矿是一种新技术,本次的商业化产线落地量产,给我们带来了信心,让我们更坚信这条技术路线走得通。”浙江省能源监测中心主任王毅恒说。

  产业资本争相布局

  一些业内人士在近两三年间真切感受到,作为新一代光伏技术代表的钙钛矿“火”了。

  硅料作为目前光伏产业链上游的重要原材料,其价格飙涨成为过去一年光伏行业经营环境复杂多变的重要原因。据中国光伏行业协会数据显示,2021年硅料价格累计上涨177%,最高涨幅达224%。在硅料价格飙涨的刺激下,产业链价格整体上扬。

  光伏企业正面临新一轮转型,而技术革新则成为降低成本、提升盈利能力的重要因素。

  近日,昆山协鑫光电材料有限公司宣布完成数亿元人民币B轮融资。此次融资由腾讯领投,所融资金将用于进一步完善公司100兆瓦钙钛矿生产线和工艺。

  5月5日,宁德时代董事长曾毓群在宁德时代业绩说明会上称,公司钙钛矿光伏电池研究进展顺利,正在搭建中试线。

  2021年,纤纳光电宣布完成C轮融资,共计3.88亿元,由三峡资本领投;高瓴气候变化投资团队在碳中和领域投资的钙钛矿光伏企业曜能科技完成数千万元A轮融资;长城汽车掌门人魏建军投资的极电光能也完成了2.2亿元Pre-A轮融资。

  业内人士表示,在成本上,钙钛矿产品以基础矿为原料合成产生,涉及部分玻璃、TCO(透明导电氧化物)、封装胶膜等,整体原材料成本较低,且生产过程能耗低,整个工艺流程可在一个工厂里完成,单位产能投资可降低至晶硅产线的一半。

  在王毅恒看来,钙钛矿材料的价值一方面在于可以大规模降低度电成本,使其自身在市场上有更高的竞争力,而良好的透光性使之能与农业更好结合,做到真正意义上的“农光互补”。

  协鑫光电材料有限公司董事长范斌认为,钙钛矿的度电成本有望比火电还低,跟火电拉开一毛钱到一毛五分钱的成本差异,从而实现光伏对火电的大规模替代。

  大规模商用仍面临多重挑战

  光伏发电成本依赖于太阳能电池的光电转换效率,因此,制备成本更低、理论效率上限更高的钙钛矿被寄予厚望。

  “前几代光伏材料,在技术上受制于国外的设备制造公司,产品出口时又受限于专利壁垒,我们很难掌握主动权。钙钛矿作为全新的光伏材料,提供了技术革新弯道超车的可能性。”纤纳光电常务副总经理颜步一说。

  国家能源局、科学技术部联合编制的《“十四五”能源领域科技创新规划》提出,要推动高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术,根据创新规划技术路线图,2022年,钙钛矿电池初步具备量产能力;2025年,单结钙钛矿电池量产效率达到20%;2030年,钙钛矿电池实现产业化生产。

  在实验室中,为了追求极致的效率和性能,新技术的研究往往不计代价。但从实验室“宠儿”到行业“新秀”,钙钛矿技术走向大规模商用,仍然面临诸多挑战。

  范斌表示,目前整个钙钛矿技术的发展正处于从无到有的阶段,面对的是全新的设备、供应链和工艺技术。这其中,最大的难度在于保证产品的良率。

  浙江大学光电科学与工程学院教授杨旸认为,相较实验室小面积电池取得的效率,大面积钙钛矿电池仍有很大提升空间,工艺优化是关键。此外,在复杂工况环境中不断测试和研究钙钛矿组件的工作状态,可以帮助研发人员更快地提升其稳定性,不断迭代出更高效更稳定的产品。

  “一项新技术迈出产业化的第一步,一定会面临很多困难和质疑,需要政府、企业、市场多方来共同推动。”杨旸说。

 
 
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