
随着TOPCon、HJT、IBC等技术逐步成熟,逼近其光电转换效率理论极限,而太阳能要想延续降本增效的发展路径,就必须切入新的技术路径。钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells)实验室光电转换效率迅猛增长,叠层电池的实验转换效率已经超越硅基太阳能技术。
太阳能电池即将进入第三、第四阶段
HJT、TOPCon 是太阳能电池产业化发展到第三阶段的代表,而钙钛矿-异质结、钙钛矿-TOPCon 叠层电池是第四阶段的支柱。虽然当前市场的主流技术路径仍是PERC,未来2-3 年PERC 可能仍为市场主流,但其扩张已进入尾声。随着异质结(HJT)、TOPCon 设备的成熟,太阳能电池将逐步进入第三阶段和第四阶段。
钙钛矿电池优势
钙钛矿太阳能电池光电转换效率提升快,理论效率极限更高
与晶硅电池相比,钙钛矿电池在效率极限方面具有一定的优越性。目前最高的晶硅电池实验效率为26.5%(隆基N型异质结HJT电池,2022年六月)。钙钛矿电池可以达到单结电池极限光电转换效率33%。钙钛矿与晶硅电池叠层形成钙钛矿/硅叠层电池,理论极限效率35%。两个钙钛矿电池叠加形成钙钛矿/钙钛矿叠层电池,极限光电转换效率为45%。
钙钛矿电池投资门槛大幅降低
钙钛矿电池材料成本低,结构简单,制造工艺流程短,生产能耗低。以1GW产能投资来对比,晶硅的硅料、硅片、电池、组件全部加起来,需要大约9亿、接近10亿元的投资规模,而钙钛矿1GW的产能投资,在达到一定成熟度后,约为5亿元左右,是晶硅的1/2。
钙钛矿组件制造工艺流程健短,生产用时大幅减少
据协鑫纳米的披露,100兆瓦的单一工厂 ,从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入,到组件成型,总共只需45分钟。而对于晶硅来说,硅料、硅片、电池、组件需要四个以上不同工厂生产加工,倘若所有环节无缝对接,一片组件完工大概也要三天左右时间,用时差异很大。
钙钛矿电池原料用量少,且不存在稀缺性
晶硅组件中的硅片,厚度通常为180微米,而钙钛矿组件中,钙钛矿层厚度大概是0.3微米,原材料用料极少。每块晶硅材料组件消耗1kg硅材料,同样大小的钙钛矿组件仅消耗2g钙钛矿材料。
钙钛矿纯度要求很低,制造能耗也很低
太阳能级的硅料,纯度需要达到99.9999%。但对于钙钛矿,只需要纯度95%,即可满足使用需求,从能耗角度,单晶硅料制备最高温度需要1700℃,钙钛矿材料制备仅仅需要150℃。每1瓦单晶组件制造的能耗,大约是1.52KWh,而钙钛矿组件能耗为0.12KWh,单瓦能耗只有晶硅的1/10,能耗优势显著。
钙钛矿电池综合成本更低
相比于晶硅,钙钛矿也有很大优势,单瓦仅需5毛钱。单片组件成本结构中,钙钛矿占比约为5%,玻璃、靶材等占2/3,单瓦总成本约为5毛到6毛钱,是晶硅电池极限成本的50%。
钙钛矿太阳能电池市场空间
设备空间:钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本和日益提升的稳定性,将逐步提高在全球光伏市场的渗透率,预计2030年钙钛矿太阳能电池设备市场空间约805亿元。
电池空间:钙钛矿具备质量轻、厚度小、柔性大、半透明等特性,是未来汽车用太阳贴膜和BIPV的明星材料,预计钙钛矿太阳能电池应用于电动汽车移动发电电源到2030年的全球市场空间约299亿元,而应用于BIPV所带来的市场增量将达千亿级别。
钙钛矿电池相关公司
