风口上的钙钛矿:趟"无人区" 解"最痛点" 待"蝶变时"
时间:2023-04-27 00:00:00来自:中国证券报字号:T  T

超高的理论光电转换效率、较大的成本优势以及广泛的下游应用市场,作为下一代最具竞争力的光电材料之一,钙钛矿电池在现阶段晶硅体系占据绝对主导的光伏世界中“小荷才露尖尖角”。

回望过去的一年,符合光伏产业降本增效核心逻辑的钙钛矿电池,已然被资本之手搅沸。当二级市场归于平静,当产业化热盼更趋理性,被视作能够颠覆晶硅体系的第三代光伏电池技术,钙钛矿电池如何在2023年这一关键年份描绘自己的生长轨迹?其产业化时点是否会提前?行业发展还需解决哪些瓶颈?一旦产业化将对光伏产业链产生哪些影响?

带着一系列问题,中国证券报记者前往苏州、无锡、镇江等地进行调研。在与头部钙钛矿企业的对话中,记者了解到,钙钛矿电池技术在实验室中的“高光成绩”正逐步向产业化落地层面迈进。“中试线是今年重点发力方向。”不少受访企业表示,正在紧锣密鼓地规划建设或调试完善百兆瓦级中试线,为GW级产线冲刺做准备。

针对钙钛矿电池产业化所面临的问题,业内人士认为,除工艺端需要不断探索试错外,设备端的技术实力也需要进一步跟进,两者之间需要保持良性互动以助推产业稳健发展。至于产业化能否提前,今年一线企业的心态更加从容,相较未来的不确定性更着眼于当下的每一天。

闯入“无人区”

“晶硅电池理论转换效率极限为29.43%,多年来产业界对这一上限的闯关屡次未果。”专家告诉记者,相比之下,单结钙钛矿电池的理论效率极限为33%,全钙钛矿叠层电池理论效率高达45%,并且钙钛矿材料全部由自然界常见元素组成,规模化制造不受原材料限制。

自1839年人类在乌拉尔山脉首次发现矿物质钛酸钙“CaTiO3”后,学术界对结构式为“ABX3”形式且具有与“CaTiO3”相似晶体结构材料的探索从未停止,此后为便于研究将其统称为钙钛矿。时间之河蜿蜒流淌一个多世纪后,这一“非钛非矿”的奇妙化合物在日本被“唤醒”,并以转换效率“从3.8%到10%”的快速成长一战成名,被业界公认有望在太阳能电池的“最痛点”处闪烁其特有的光泽。

从发展脉络来看,国内企业对于钙钛矿电池技术的研发与国际几乎保持同步。2022年6月,经权威认证,仁烁光能全钙钛矿叠层电池稳态光电转换效率达到28%。仅过了半年,仁烁光能将该技术指标提升至29%,刷新了其在2022年6月创造的世界纪录。2023年3月初,极电光能研发的809.8平方厘米大尺寸钙钛矿光伏组件转换效率达到19.9%,创下业内大尺寸钙钛矿组件转换效率纪录。

瓶瓶罐罐中的配方材料在调试更新、实验室里的测试数据在不断跳涨,但对于在产业一线的耕耘者而言,过程到底有多艰辛可能只有自己能懂。

“这是一个真正的‘无人区’,我们几乎没有任何成熟经验可以借鉴,所有的模式都得自己趟。”仁烁光能董事长、南京大学教授谭海仁表示。

在谭海仁看来,未来一两年内,选择钙钛矿为研发方向的公司需要静下心来思考产业化的技术难点和方向,例如工艺是否能再精进、设备是否能跟得上、应用领域是否可以再拓展等。“不要讲故事,而是要把技术吃透,走过从‘0到1’的路程,闯过这个‘无人区’。”

大正微纳总经理马晨同样认为,一个真心实意为产业发展着想的公司,一定能够在这片“无人区”耐得住寂寞,并通过团队的努力静待产业化到来。

看淡外界“冷和热”

2022年10月,纤纳光电完成D轮融资;2022年12月,协鑫光电完成5亿元B+轮融资;2023年3月,极电光能完成数亿元A轮融资……自去年以来,钙钛矿领域投融资事件频发,创投基金、产业资本等纷纷入局。

巧合的是,在记者前往镇江参观大正微纳研发线的当天,一家来自上海的资管公司也在实地调研。据相关负责人透露,公司内部正在筹备钙钛矿基金,现阶段正对头部企业进行深入了解。

一时间,这一新兴领域似乎成了资本“新宠”,热度也在“水涨船高”。

“一方面,晶硅技术转换效率存在天花板,且‘双碳’对光伏降本增效提出了更高的要求;另一方面,钙钛矿技术在效率和成本两大核心层面的发展速度很快。这个时点催生出的新技术,自然会得到资本关注。”极电光能副总裁姜伟龙说。

当前,在以晶硅体系为主导的光伏产业中,硅料价格走势几乎锚定整个光伏产业链的价格走势。而钙钛矿材料成本仅占钙钛矿电池组件总成本约5%,且生产工艺流程温度不超过150摄氏度。这在降本增效、低碳制备为永恒命题的光伏领域,可以说有着得天独厚的优势。

据中金公司估算,钙钛矿单结组件、全钙钛矿双结叠层组件的度电成本极限分别约0.255元/度、0.224元/度,较单结晶硅组件的极限值0.285元/度分别低11%、21%。若钙钛矿电池组件技术进一步实现这一度电成本目标值,将撬动标准地面、分布式光伏电站的千亿元市场空间。

但制约钙钛矿电池产业化的问题目前依旧存在,诸如制作较大尺寸,连续、均匀的钙钛矿涂层较困难,钙钛矿材料也有在一定光照、加热以及湿度条件下易分解等痛点。

针对市场对钙钛矿要么乐观、要么悲观的极端看法,姜伟龙认为大可不必那么纠结。“对困扰产业发展的问题,只要有比较清晰的研发路径,

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