近期,钙钛矿光伏在资本市场颇受追捧,新一代光伏技术受到热议,面对光伏行业的严峻挑战,所谓的钙钛矿“颠覆式”技术之路还需要走多久?褪去光环后的钙钛矿有哪些让资本青睐的实力?产业化与广泛应用的愿望何时实现?
对此,万创投行为钙钛矿赛道做出简要分析,希望这篇内容能对大家有所帮助。
行业内普遍认为近几年光伏行业已进入轮换周期,产业技术迭代和行业洗牌十分频繁,光伏行业格局正在被慢慢重塑。在2022年底,光伏遇到了上游硅料大减价,“拥硅为王”的时代短暂落幕,在原材料价格下跌的影响下,新技术或许成为今年光伏市场最大的机会。
在感受到了投资光伏企业所取得的丰厚回报之后,资本市场对于光伏行业的关注力愈发水涨船高,而电池技术作为助推行业技术变革的最强环节,已经成为资本竞相追逐的对象。在如此激烈竞争中,各企业纷纷押宝新路线。
近期受到热捧的钙钛矿,毫无疑问成为光伏技术路线中的佼佼者,各路资本趋之若鹜,有行业人士戏称,但凡走在头部的钙钛矿企业,门槛都要被资本方踏破了。从去年以来,钙钛矿在资本市场上掀起了一股又一股热浪,各路投资机构不惜“豪掷”千金入局。除了产业资金外,钙钛矿的高光电转换效率和柔性可穿戴电池设备成为光伏电池重要的探索方向,也因此吸引了腾讯、宁德、碧桂园、长城等跨行业巨头纷纷入局。
万创投行根据公开信息统计,发现仅2022一年,包括腾讯、三峡资本、高瓴资本、碧桂园、红杉中国、九智资本等在内的数十家头部机构前仆后继加速对钙钛矿企业源源不断注资,投资金额均超千万、甚至上亿元。
如何看待钙钛矿的资本热潮?
万创投行整理了部分钙钛矿企业与投资人的看法:
极电光能联合创始人、总裁于振瑞认为,资本青睐钙钛矿,主要因技术的先进性。钙钛矿电池的效率天花板较高,成本显著低于晶硅,有望成为一种颠覆性的光伏技术。资本保持适当热度,对行业获取更多资源、协助发展非常有利。
通威股份光伏技术中心先进技术部长龙巍认为,资本关注是基于钙钛矿技术基础。钙钛矿单结效率已和晶硅相差无几,更重要的是它可以与其他材料形成叠层电池,有望成为唯一效率30%以上、低成本大规模应用的叠层电池路线。龙巍表示,资本的关注利于钙钛矿技术快速成熟,但过分追逐是不利的,如果把不完善的技术产品匆忙推向市场,可能会起到反作用。
中金公司研究部风光公用环保行业分析师苗雨菲表示,近年来钙钛矿技术进入从0-1的阶段,吸引了更多创业者和一级资本进入赛道,产能加速落地,进而带动更多二级公司开始与初创企业在材料设备等方面进行对话、合作。苗雨菲预计,今年钙钛矿行业将在量上有所增长,若相关企业融资顺利,国内钙钛矿中试线产能新增量将比去年翻一倍以上。她同时指出,资本需要对行业实际的发展速度、进度,抱有更合理的预期。
近几年多地出台新能源强制配装储能政策,但光伏电站自主加装储能的积极性依旧不高。目前看来我国风电、光伏发电仅仅是刚来到平价上网的大门前,光伏+储能可否实现经济性依旧是行业面临的终极问题。导致上述问题的一个主要原因就是光电发展受成本制约。光伏发电成本依赖于太阳能电池的光电转换效率,但随着晶硅太阳能技术的日益成熟,其光电转换效率的发展瓶颈也日益突出。根据公开信息,光伏市场上晶硅电池占比约95%,虽然晶硅电池拥有成熟的硅料、硅片、电池片、组件产业链,但在光电转换效率的上限制约却始终难以实现技术突破。
因此,研发制备更低成本、更高光电转换效率的太阳能电池是实现光伏发电平价上网的关键,业内不少企业已经将目光转向更具潜力的太阳能电池。根据众能光储数据,钙钛矿太阳能电池单节理论光电转换效率高达33%,远高于传统晶硅太阳能电池;而在叠层技术的加持下,其光电转换效率更是有望突破43%,可为实现“双碳”目标提供重要科技支撑。
当前以晶硅为基础的光伏产业因技术和原材料价格制约,存在着一条在短时间内还摸不到的成本底限。而钙钛矿光伏可以摆脱晶硅面临的约束,再加上理论层面超过40%的转化效率,逐渐肩负起了未来光伏产业降本增效的重担。
让资本如此疯狂的钙钛矿有什么特殊的地方?
想要了解钙钛矿光伏,首先要知道光伏技术路线,我国太阳能电池目前有两种主要类型,一类是具备较完整产业链的晶硅电池,一类是以钙钛矿为代表的新型薄膜电池。
钙钛矿电池,是指钙钛矿型太阳能电池,钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代薄膜电池的代表,包括纯钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池两种类型。钙钛矿太阳能电池工作原理与晶硅电池类似,工作原理均为光生伏特效应。
钙钛矿电池优势明显
钙钛矿电池的优势主要包光电转换效率高、成本能耗低、场景适应性强等。
①光电转换效率高:单结电池理论转换效率可达33%以上,叠层的理论转换效率可达43%以上。据公开信息,2021年单节电池最新效率达到25.7%。
②成本、能耗低:材料、设备成本低廉,能耗低,制造能耗是晶硅的1/10。钙钛矿层用料少,远低于晶硅,材料成本极低。钙钛矿设备投入只有晶硅的一半左右。
③场景适应性强:弱光性好,阴雨天、斜射光、室内弱光、日出日落均可工作,发电时间长。对入射角不敏感,颜色、透光度可调,应用场景广阔。
④制备过程简单:对原材料要求低、用量少,不存在稀缺性,配方可以不断迭代。工艺简单,产业链缩短:晶硅电池从硅料到组件需要4个以上不同工厂生产加工,从硅料到组件的制造时间需要3天以上;钙钛矿只需要1个工厂,从原料进入到组件成型,总共只需不到1小时的时间。
产业化落地面临阻碍
整个行业对钙钛矿的看法众说纷纭,尽管技术前景明朗可期,资本也乐在其中,然而从产业端来看,钙钛矿真正实现与晶硅一拼高下的阶段,还有很长的路要走。
钙钛矿电池产业化面临的阻碍主要包括:
①稳定性不强:钙钛矿材料比较脆弱,不同材料与结构可能存在不耐高温、不耐光照、易水解、易氧化等,在大面积衬底下难以控制薄膜均匀性,效率与稳定性会有所下降。
②寿命不长:相较于晶硅电池25年的使用寿命,钙钛矿仅有3000-4000小时左右,虽然已有研究寿命长达30年的钙钛矿电池,但寿命长的钙钛矿电池产品均为实验室级别,未达到商业化标准。
③工艺配方没有统一标准:由于对原材料要求低、用量少,所以钙钛矿配方可以不断迭代,不同配方所制备的钙钛矿电池性能不一,无法完全匹配下游产业链。
④含铅:钙钛矿电池由于含铅从而带来环境问题。
钙钛矿的出现,对硅基光伏是挑战也是机遇
虽然钙钛矿技术可以打破晶硅电池技术转换效率的理论“天花板”,并且降低光伏产业度电成本,是唯一具有商业化应用前景的新兴光伏技术,但是市场上关于钙钛矿是晶硅太阳能电池的“颠覆者”的言论还为时过早。实验发现晶硅可以与钙钛矿做叠层电池,二者结合量产转换效率有望做到30%以上。
钙钛矿太阳能电池的带隙可调、转换效率高且制备成本低廉等特点,使其适合用于构筑高效率、低成本的串联叠层太阳能电池。通过使用多层吸光层来构建叠层结构的光伏电池,可以更加充分地利用入射的太阳光,拥有更高的理论效率天花板。目前钙钛矿/晶硅叠层电池的实验室内最高效率已达到30%,并有望在未来继续提升,因此对于晶硅电池体系来说,钙钛矿技术的出现也是一种发展机遇。
钙钛矿头部典型企业
协鑫光电:公司专注于钙钛矿太阳能组件的研发、生产,公司于2020年开始建设首条100 MW钙钛矿组件量产线,为市场提供1m*2m尺寸的太阳能组件,并依托现有的10MW的中试产线,不断提高钙钛矿电池的光电转化效率。
纤纳光电:公司坚持自主创新,2017年2月首次刷新钙钛矿组件光电转换效率世界纪录后持续领跑,获得全球IEC61215稳定性认证及多倍加严认证。
众能光储:国内唯一产线装备、材料配方、生产工艺全链路打通的钙钛矿科技公司,拥有确定性的平米级大面积产品量产能力。转换认证效率全球领先,公司58.50cm²有效面积的权威认证效率已超过21%,效率全球领先,公司更大面积的转化效率正不断快速提升。
脉络能源:业务涵盖新能源产品技术研发、组件生产和多场景光伏能源应用开发,创始人具有深厚的技术水平和丰富的产业化经验,带领的团队多次突破钙钛矿光伏组件的世界最高转换效率。
极电光能:极电光能是大面积钙钛矿组件效率突破20%的开拓者,公司2018年开始预研工作以来,针对钙钛矿产业化面临的稳定性和大面积制备等技术难题持续攻关突破,目前技术创新和产品研发能力不断成熟,已跻身行业前列。
万度光能:截至2021年,万度光能在国际上率先完成下一代光伏可印刷介观钙钛矿太阳能电池中试及户外验证,产业化指标在国际上处于领先地位,并于2021年8月成立武汉万度光能研究院有限责任公司,致力于实现超低成本太阳能光伏发电。
多元化应用场景,推动钙钛矿产业进程,目前钙钛矿产业链下游主要应用于光伏电站、LED产业、可穿戴等新型应用领域。
①BIPV是钙钛矿的最佳应用场景:太阳能光伏建筑一体化投资成本低,结构轻便,易于安装;相比多晶硅电池,在多云、阴天以及太阳光照角度较低时,均能持续不断地产生电能,光伏技术与屋顶可实现整体集成,电池半透明和色彩可调节,更好融入建筑。
②光伏电动车:据众能光储测算数据,车载辅助光伏按照发电面积5平米,每平米150W,每天8小时计算,一天可以产生6度电。按照特斯拉百公里耗电17度计算,车载辅助光伏预计将为电动车,能够缓解车主电量焦虑。
③消费应用(柔性为主):柔性特性适用多种场景,帐篷、背包、移动充电等,这也是吸引跨界巨头的原因之一。
④光伏产业和LED产业:适用于光伏大规模发电与LED灯、激光器和光电探测器等。
钙钛矿市场参与者不断增加
目前,我国钙钛矿太阳能电池技术蓬勃发展,对于新能源产业的周期性轮动来说,现有光伏技术一旦成熟量产,市场就会积极去寻找下一代光伏技术,随着晶硅电池的量产落地,钙钛矿或将成为下一代光伏电池技术,市场对钙钛矿的关注度已经提高,在产业资本的驱动下,全球数千家企业正积极研发钙钛矿电池技术,为其产业化提供了强大的动力。
钙钛矿作为全球公认的最具前景的光伏电池材料,获得前所未有的关注,各国政府把钙钛矿太阳能电池纳入重点支持计划,中国科技部2016-2020年连续五年把钙钛矿太阳能电池产业化列入重点研发项目予以支持。未来随着产业链各方及资本的共同推动下,钙钛矿电池的生产成本有望大幅下降,其产业化发展前景广阔。
延伸一:钙钛矿产业链梳理
延伸二:钙钛矿光伏电池相关企业汇总
本文来自微信公众号“万创投行”(ID:wanchuangtouhang),作者:赛道专访,36氪经授权发布。
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