钙钛矿电池产业化速度猛增

发布日期:2023-01-19· bob天博体育 仲蕊

未来有望改变光伏应用市场的产业格局,近年来,随着晶硅太阳能电池发展越来越成熟、转换效率逐渐接近天花板,作为优势储备技术的钙钛矿太阳能电池逐步获得业内重视。

未来有望改变光伏应用市场的产业格局。

近年来,随着晶硅太阳能电池发展越来越成熟、转换效率逐渐接近天花板,作为优势储备技术的钙钛矿太阳能电池逐步获得业内重视。一直以来,钙钛矿量产稳定性痛点问题难以破解,阻碍了钙钛矿产业化发展。

在杭州纤纳光电科技有限公司(以下简称“纤纳光电”)联合创始人兼CEO姚冀众看来,钙钛矿电池光电转换效率理论极限超过30%,有望成为新一代电池技术。目前钙钛矿已经徐徐拉开了大规模量产的序幕,纤纳光电作为钙钛矿光伏技术领军企业,已在钙钛矿组件的技术、效率、稳定性等方面取得突出成果,未来将进一步瞄准钙钛矿技术天花板,加速光伏行业发展。 

钙钛矿α组件性能领先全球

纤纳光电一直走在钙钛矿光伏技术前列。2022年5月,纤纳光电发布了全球首款钙钛矿α组件,这也是全球范围内的第一款实现量产和商业化销售的钙钛矿光伏组件。

“钙钛矿太阳能电池是一种第三代的技术,相对于第一代晶硅技术,钙钛矿太阳能电池有一些天然优势。一是材料成本非常低,二是在生产过程中的能耗非常低,这两个优势保证了钙钛矿太阳能电池在宏观上具备产品竞争力。”姚冀众介绍,基于此,纤纳光电的钙钛矿α组件具有功率高、稳定性好、制程低碳等系列特性。值得注意的是,对于传统光伏组件而言,温度越高,其转换效率将会越低,但由于钙钛矿α组件有非常好的温度系数,温度越高,其转换效率反而上升。这意味着,在夏天光线充足高温的时候,钙钛矿α组件太阳能电池发电量将比传统晶硅电池发电量更高。同时在弱光环境下,钙钛矿α组件的发电表现也更好。

“虽然钙钛矿α组件是一个新产品,但其成本目前已可以做到比传统的晶硅光伏略低的水平,使最终的组件成本和发电成本略有优势。因此,客户选择钙钛矿α组件应用于地面电站和分布式场景,能够享受到较低的成本,性价比总体较高。”姚冀众表示,目前,钙钛矿α组件的最大应用市场有两个领域,一是光伏的传统市场,包括分布式厂房屋顶和地面集中式场景,如沙漠、土地上的一些大面积电站;另一领域是与建筑等做一些结合应用,钙钛矿材料本身拥有的巨大优势,能够提供一些传统光伏不能提供的产品附加值。

2022年7月,纤纳光电的首批α组件在浙江衢州正式发货,发货数量为5000片,用于浙江省内工商业分布式钙钛矿电站。姚冀众称,目前,量产钙钛矿组件企业中纤纳光电是国内唯一一家出货售卖的企业。“从实验室走到产线,再从产线走到市场,bob天博体育一直坚持降低成本与提升高附加值并行,为钙钛矿组件实现产业化发展贡献力量。”

解决稳定性技术难题

在此之前,钙钛矿组件的稳定性一直是全行业面临的技术痛点,商用组件的稳定性全体系认证更是难上加难。在此背景下,纤纳光电致力于破解钙钛矿组件的稳定性技术难题,为钙钛矿大规模商业化应用铺平了道路。

“此前,业内普遍认为,钙钛矿材料较软,或难以经受严苛的机械、湿热等挑战。”姚冀众表示,对此,bob天博体育在材料体系上进行了创新,包括选用好的材料、筛选优质供应商、控制杂质、添加新的材料体系等。除了突破稳定性技术挑战,不计成本地把太阳能组件做得稳定、做得高效之外,还以量产产品为目标,同时也考虑了产品的高经济性和市场化应用。

据悉,钙钛矿α组件于去年5月发布之后,已在国内进行了多项示范工程和项目应用。去年底,钙钛矿α组件通过了国际电工委员会出具的IEC61215和IEC61730稳定性全流程测试。姚冀众介绍,IEC61215和IEC61730是国际电工委员会出具的针对太阳能电池的最基础的标准,也是行业内最重要的标准,意味着通过该标准测试的太阳能电池产品具备上市的前提条件。

“早在2023年12月,针对材料与工艺的前期测试,纤纳光电首次通过了湿热、温度循环、UV老化及光老化测试4项IEC稳定性核心认证;2023年2月,又通过了钙钛矿组件稳定性多倍加严测试。”姚冀众表示,当前,纤纳光电已顺利步入第二阶段,成功通过百兆瓦级产线下线的钙钛矿商用组件稳定性认证。

姚冀众强调,纤纳光电的钙钛矿α组件通过了上述IEC两项标准,意味着α组件在性能、稳定性、安全性方面已达到市场准入标准,制约钙钛矿大面积商用组件稳定性的行业痛点已被完全攻克。对于整个行业而言,经过了从实验室到量产线10年的研发和试生产的过程,钙钛矿作为第三代光伏技术已打破诸多质疑,成功实现对外量产销售,这也是全世界范围内重大的里程碑事件。

未来将寻求更多突破

业内预计,随着钙钛矿电池转换效率的提升,产业化进程提速,未来有望改变光伏应用市场的产业格局。但与此同时,产业技术不断突破现有“天花板”也尤为关键。

据介绍,目前,中国三峡集团、浙江能源集团、国家电网等央企国企已经在采购纤纳光电的钙钛矿α组件,在太阳能电站上使用或测试。另外,钙钛矿可以提供晶硅所不能提供的颜色、轻薄、半透明等一系列不同选择,在建筑或其他领域上大有用武之地。

姚冀众提醒,光伏行业的更新和迭代速度非常快,虽然一直以来,纤纳光电在钙钛矿小组件上多次刷新世界纪录,商业化的α组件也是同等尺寸下转换效率最高的,但仍需要在产品的技术、工艺和功率等方面寻求不断提升。在此背景下,纤纳光电将瞄准钙钛矿组件技术、规模、生产、应用等领域,持续进行布局规划,引领行业发展。

“当前,全球只有纤纳光电一家能够实现钙钛矿组件的量产,但目前bob天博体育的产能只有约100兆瓦,比传统光伏市场300吉瓦的规模占比很小。因此,未来纤纳光电将进一步扩大规模效应。”姚冀众指出,事实上,在政府和各个环节的帮助下,纤纳光电目前已进入产能扩张的快速阶段,下一步将扩大到吉瓦级规模;与此同时,还持续降低原材料使用成本,例如,晶硅太阳能电池最常用的电极材料是银电极,bob天博体育现在已经可以把银电极完全替代成铜合金的电极材料,可以降低80%以上。

姚冀众进一步表示,在市场端,纤纳光电将不断优化和研制符合各类市场准入条件和客户需求的钙钛矿产品,持续提升产品成熟度和规模效应,把钙钛矿产业化发展推到更新的高度。

文 | 本报记者  仲蕊


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