昆山協(xié)鑫光電材料有限公司(下稱協(xié)鑫光電)5月13日宣布完成數(shù)億元人民幣B輪融資,由國內某知名機構領投,光源資本擔任財務顧問。此次融資將用于進一步完善公司100MW鈣鈦礦生產(chǎn)線和工藝。
鈣鈦礦是光伏發(fā)電領域的前沿明星技術。較為普遍的業(yè)內觀點認為,當前主流PERC技術之后的未來屬于異質結或者TOPCon,而異質結和TOPCon之后的未來,屬于鈣鈦礦。
近年來,包括協(xié)鑫光電在內的中國本土企業(yè)在鈣鈦礦技術開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化領域領跑全球同行。鈣鈦礦領域的相關企業(yè)與研發(fā)團隊也獲得了資本與龍頭企業(yè)的青睞。
據(jù)澎湃新聞了解,在學界和產(chǎn)業(yè)界共同努力下,鈣鈦礦太陽能電池當前在穩(wěn)定性、效率等方面已獲得與晶硅電池同等或更佳的效果。協(xié)鑫光電作為目前最大尺寸鈣鈦礦電池記錄的保持者,正致力于開發(fā)1m×2m大尺寸鈣鈦礦組件,在度電成本比晶硅更低的情況下,開啟鈣鈦礦電池的商業(yè)化量產(chǎn)。
鈣鈦礦量產(chǎn)電池實際效能將超過晶硅
隨著全球能源轉型加速推進,以風光為主的可再生能源發(fā)電成本持續(xù)下降。
據(jù)《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖(2021)》,晶硅太陽能電池中轉換效率最高的 p 型單晶電池已將效率提升至23.2%,對應組件效率約在20%區(qū)間。同時,光伏已實現(xiàn)度電成本趨近或低于火電(2021年光伏最低中標價低至0.1476元/kWh,火電價格因燃料價格波動從0.1-0.4元/kWh不等,基于20年長期煤價平均為0.189元/kWh)。
鈣鈦礦電池因其轉化效率上限更高,度電成本更低,成為目前公認的下一代光伏電池技術。在國家能源局、科技部聯(lián)合印發(fā)的《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》中,高效鈣鈦礦電池制備與產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術、高效低成本光伏電池技術均被列為先進可再生能源發(fā)電及綜合利用技術的重點任務。1m×2m鈣鈦礦組件
1m×2m鈣鈦礦組件
據(jù)介紹,在鈣鈦礦電池領域,協(xié)鑫光電于2019年完成了尺寸為45cm×65cm的鈣鈦礦組件效率認證,經(jīng)全球最權威的光伏組件商業(yè)認證機構TüV Rheinland認證,效率達15.31%(現(xiàn)已經(jīng)提升至17%),是目前為止全球面積最大、組件效率認證最高的鈣鈦礦組件。協(xié)鑫光電也成為全球唯一一家取得鈣鈦礦組件實用化產(chǎn)品商業(yè)認證的企業(yè)。
目前協(xié)鑫光電生產(chǎn)的尺寸為1m×2m的全球最大尺寸鈣鈦礦組件已經(jīng)下線,投建的全球首條100MW量產(chǎn)線已在昆山完成廠房和主要硬件建設,計劃2022年投入量產(chǎn)。預計在工藝和產(chǎn)能穩(wěn)定后,量產(chǎn)組件產(chǎn)品光電轉化效率將超過18%??紤]到晶硅電池工作溫度每上升1度,效率將下降0.3%,鈣鈦礦電池則保持不變,該組件產(chǎn)品已經(jīng)與主流PERC組件效率相差不大,加之更好的弱光效應,可實現(xiàn)更好的實際發(fā)電量,成本有望降低到晶硅產(chǎn)品的70%。
未來,鈣鈦礦組件的效率預計將進一步提升至25%以上。協(xié)鑫光電認為,鈣鈦礦組件在發(fā)電量和度電成本上將超過當前主流的晶硅組件,下一代光伏電池已達到大規(guī)模量產(chǎn)和應用的臨界點。
從理論效率上看,新式鈣鈦光伏電池的單層理論效率可達33%;鈣鈦礦疊層電池,包括晶硅/鈣鈦礦的雙節(jié)疊層轉換效率可達43%,鈣鈦礦三節(jié)層電池理論效率可達50%以上。其亦認為,光電轉換效率高,制作工藝簡單,生產(chǎn)成本和材料成本低,是鈣鈦礦電池的顯著優(yōu)勢。
鈣鈦礦“可升級”
鈣鈦礦作為有機光伏電池第一次出現(xiàn)是在2009年,由于鈣鈦礦在配方上的“可升級”特點,鈣鈦礦技術的迭代速度遠超以往的光伏電池技術。
數(shù)據(jù)顯示,從13%到26%的光電轉換效率(實驗室),晶硅電池用了超過40年,而鈣鈦礦只用了10年。此外,鈣鈦礦早期出現(xiàn)過的穩(wěn)定性等問題也已經(jīng)被學界和產(chǎn)業(yè)界解決。
2019年,上海交通大學學者在《Science》上刊文稱,其已經(jīng)設計出60攝氏度條件下連續(xù)工作1000小時,仍保持90%初始效率的鈣鈦礦電池,2021年學界進一步將這一指標推升至2000小時。
在產(chǎn)業(yè)界,鈣鈦礦產(chǎn)品已經(jīng)能通過基于晶硅標準的穩(wěn)定性測試。以協(xié)鑫光電的100MW量產(chǎn)線為例,預計下線產(chǎn)品的使用壽命將超過25年。北京冬奧會期間運行的全球首個鈣鈦礦光伏建筑項目,坐落于張家口,外墻采用協(xié)鑫光電1m×2m大尺寸鈣鈦礦組件搭建。
北京冬奧會期間運行的全球首個鈣鈦礦光伏建筑項目,坐落于張家口,外墻采用協(xié)鑫光電1m×2m大尺寸鈣鈦礦組件搭建。
協(xié)鑫光電創(chuàng)始人、CEO范斌表示,鈣鈦礦技術一方面有更高的效率天花板,一方面因為低溫、溶液加工的工藝,在成本、尺寸極限上都有優(yōu)勢;同時鈣鈦礦技術最大的特點是可以不斷實現(xiàn)升級,比如通過配方優(yōu)化、封裝工藝提升,目前產(chǎn)業(yè)界已經(jīng)將鈣鈦礦電池穩(wěn)定性提升到晶硅同等水平。
在大尺寸方面,目前協(xié)鑫光電仍然是這一領域的紀錄保持者。范斌說,大尺寸鈣鈦礦電池一個系統(tǒng)工程,需解決大面積鍍膜、大面積激光刻畫、封裝等問題,也需要重新設計和制造對應的設備、篩選和開發(fā)材料并不斷測試,這是在時間和路徑上都無法跳過的技術壁壘。
原標題:下一代光伏電池明星鈣鈦礦是什么