晶硅電池發(fā)展至今,已經(jīng)形成成熟產(chǎn)業(yè)鏈,而鈣鈦礦電池作為下一代儲備電池技術(shù),亦受到關(guān)注。日前,工信部等五部門聯(lián)合印發(fā)加快電力裝備綠色低碳創(chuàng)新發(fā)展行動計劃,其中提到推動TOPCon等晶體硅太陽能電池技術(shù)和鈣鈦礦、疊層電池組件技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。
財聯(lián)社記者了解到,鈣鈦礦電池在技術(shù)層面不斷取得創(chuàng)新,但實現(xiàn)商業(yè)化量產(chǎn)前的“黎明”還有多久,目前難有定論。在日前進行的多晶硅產(chǎn)業(yè)論壇中,協(xié)鑫光電董事長范斌認為,鈣鈦礦使用場景沒有限制,考慮到鈣鈦礦電池的產(chǎn)品特性,BIPV是鈣鈦礦商業(yè)化早期的重要切入點。
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事實上,這一觀點在業(yè)內(nèi)亦早有跟進。財聯(lián)社記者從杭蕭鋼構(gòu)了解到,公司異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦電池中試線計劃2023年5月投產(chǎn),電池效率目標在28%。不過,規(guī)模量產(chǎn)的能力也是其商業(yè)化的重要前提條件,降本和擴張可能還需要時間。
前期瞄準BIPV發(fā)力
據(jù)范斌展示的案例,在一幢建筑中,墻面裝有四塊尺寸不一的鈣鈦礦電池組件。據(jù)悉,項目所采用的光伏組件均由1*2m鈣鈦礦組件裁切而成,總功率約10kW。建筑物上鈣鈦礦面板大小、形狀都不同,因此支持各種不固定的造型,可以給建筑設(shè)計師更多發(fā)揮空間。
因此,BIPV(光伏建筑一體化)成為鈣鈦礦前期進入市場的切入點。
目前,鈣鈦礦在基礎(chǔ)實驗數(shù)據(jù)上看,與晶硅電池差距不斷縮小。范斌介紹稱,實驗室的效率中,鈣鈦礦的效率已經(jīng)和晶硅的差異在一個百分點以內(nèi)。從理論上講鈣鈦礦的效率能夠再往上漲,應該能夠比晶硅高2~3個點,能夠達到28~29%效率。
“從時間角度看,鈣鈦礦用十年左右的時間,實現(xiàn)了晶硅過去四十年的發(fā)展,取得了非??斓倪M步。”范斌表示。從單晶硅與鈣鈦礦效率提升曲線來看,鈣鈦礦在2012年左右達到13~14%的效率,此后發(fā)展迅速,并在2022年前后達到26%的效率,與單晶硅電池效率無異。
目前,協(xié)鑫光電已有鈣鈦礦產(chǎn)品推出。據(jù)范斌展示,100MW階段產(chǎn)品整體尺寸為1*2m,效率預計在2023年達到18%,2024年達到20%,對應組件功率為360W和400W。
生產(chǎn)方面,鈣鈦礦組件生產(chǎn)更接近面板工藝,大致分為四步,包括PVD設(shè)備、涂布設(shè)備、激光設(shè)備和封裝設(shè)備,工序相對簡化,即工廠采購化工原料和玻璃板材后,輸出就是組件產(chǎn)品,具有一體化生產(chǎn)的特點。
此外,鈣鈦礦還可以N型晶硅電池融合生產(chǎn)疊層電池,效率提升更加顯著。據(jù)杭蕭鋼構(gòu)披露,子公司合特光電擬于2022年度投資建設(shè)高效鈣鈦礦/晶硅薄膜疊層電池中試生產(chǎn)線,并將于不晚于2023年5月10日正式實現(xiàn)100兆瓦電池中試線的投產(chǎn),且電池轉(zhuǎn)化效率達到28%以上。
有業(yè)內(nèi)分析人士對財聯(lián)社記者表示,鈣鈦礦電池單層理論效率可以達到33%,顯著高于晶硅電池。疊層方面,理論上晶硅/鈣鈦礦的雙節(jié)疊層轉(zhuǎn)換效率可達43%,鈣鈦礦三節(jié)層電池理論效率可達50%以上。
“目前市場在售的晶硅電池轉(zhuǎn)換效率最高接近25%,到組件的效率在23%-24%左右。”上述工作人員表示,公司疊層技術(shù)在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先和開拓者,項目將大大增強公司在 BIPV 領(lǐng)域的產(chǎn)品競爭力。
尚處于大規(guī)模商業(yè)化前期
不過,鈣鈦礦電池商業(yè)化方面,還面對諸多挑戰(zhàn)。相比較于晶硅電池成熟的產(chǎn)業(yè)鏈,鈣鈦礦目前尚處于產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期。
消息面上,近期鈣鈦礦量產(chǎn)捷報頻傳。繼協(xié)鑫光電100MW鈣鈦礦組件今年投入量產(chǎn)后,極電光能近期亦宣布首條GW級鈣鈦礦光伏組件日前開建。消息稱,極電光能計劃于無錫建設(shè)全球首條GW級鈣鈦礦光伏組件及BIPV產(chǎn)品生產(chǎn)線、100噸鈣鈦礦量子點生產(chǎn)線、全球創(chuàng)新中心及總部大樓,項目總投資30億元。此外,纖納光電、萬度光能等企業(yè)也在積極參與鈣鈦礦光伏電池的研發(fā)和商業(yè)化量產(chǎn)。
光電轉(zhuǎn)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。據(jù)范斌介紹,在100MW級別的量產(chǎn)中,組件成本小于1元/W。
值得一提的是,優(yōu)于玻璃及其他封裝材料占到總成本的三分之一,因此更需要通過規(guī)?;瘉斫档瓦@部分成本,預計在5-10GW級別量產(chǎn)中,組件成本可降至0.5-0.6元/W。
事實上,鈣鈦礦能否量產(chǎn)的條件非常清晰。范斌認為,光伏組件的產(chǎn)品維度單一,每年能帶來多少收益,是可以準確計算得出,度電成本是唯一的指標??紤]到單晶對多晶的替代進程,贏者獨大說明了不同類型產(chǎn)品的共存期很短?!笆袌龊車栏瘢}鈦礦如果不具備相對晶硅而言優(yōu)勢,就不會進入市場?!狈侗蟊硎尽?/p>
根據(jù)協(xié)鑫光電計劃,100MW產(chǎn)線預計到2023年年底達產(chǎn),預計2024年建設(shè)GW級別的產(chǎn)線,大規(guī)模量產(chǎn)至少還要3-5年的時間。
分析人士對財聯(lián)社記者表示,除了效率外,規(guī)模量產(chǎn)的能力是其商業(yè)化的重要前提條件。在晶硅電池占主流的情況下,鈣鈦礦(包括疊層)想要對其進行替代,需要成本和規(guī)模能跟上,而降本和擴張還需要時間。