新能源革新的背面，实质是资料的跃迁。
动力电池新道路钠离子电池，其实是从锂到钠元素的转变;光伏硅片从P型到N型的迭代，实质是其间掺杂的硼元素到磷元素的迁移。
作为新能源的主力军，当时光伏的商业化会集在晶硅电池，而硅的能量转化功率(PCE)是有极限的。越是从中“榨取”电能，就越能感遭到晶硅电池进步空间的逼仄。
除非逾越硅。
光伏工业革新的十字路口，用10年时刻走完晶硅电池50年开展之路的钙钛矿横空出生，其才能转化率现已打破晶硅电池极限。
光伏即将迎来再一次颠覆。
“吊打”晶硅电池
“PERC之后或许是异质结(HJT)或许TOPCon，而HJT和TOPCon之后的未来，一定是钙钛矿。”
跟着钙钛矿电池转化功率不断打破极值，业界遍及将其看做引领光伏工业未来开展的“最佳人选”。
2009年，日本科学家TsutomuMiyasaka初次用钙钛矿光伏电池发电，当时的电能转化功率仅有3.8%，仅仅在十年之后的2019年，钙钛矿电池功能便飙升至25%。
2021年11月，柏林亥姆霍兹中心(HZB)研制的钙钛矿串联电池转化功率高达29.8%，发明了至今停止钙钛矿电池最高纪录。
值得注意的是，这一记载超过现在功率最高的异质结、TOPCon等晶硅技能的功率极限，将同为薄膜电池的其它技能道路甩开几条街。
晶硅组件不同技能的理论极限分别为：
晶体硅太阳能电池理论极限功率：29.43%;
普通单晶硅电池抱负条件下最高功率为24.5%;
HJT电池抱负条件下最高功率为27.5%;
TOPCon电池具有更加高的功率上限：28.2%-28.7%。
可以说，在能量转化功率上，钙钛矿现已吊打晶硅电池，将光伏这一新能源上升至全新高度。
从理论极限来看，钙钛电池单层电池理论功率极值可达31%，晶硅/钙钛矿双节叠层转化功率可达35%，而三节层电池理论极限或许升值至45%以上。
而如果掺杂新型资料，钙钛矿电池的转化功率最高能到达惊人的50%，是现在晶硅电池的2倍左右。
虽然这些数据现在还仅限于实验室或许理论研究层面，但钙钛矿显然现已拥有了微弱的竞争力，它的出生为光伏工业打开了全新的幻想空间。
本钱低于火电?
“降本增效”是光伏工业化的中心要义，也是光伏企业追逐的终极出题。
自光伏技能诞生起，这个行业就围绕着“功率与本钱”不断掀起新的技能革新。功率方面，晶体硅光伏电池的理论极限功率是29.43%，在现在研制的光伏新技能道路中，能打破30%阈值的包含钙钛矿和GaAs(砷化镓)。其间，GaAs双结叠层电池到达了32.8%的实验室最高记载，优于钙钛矿。
但工业化绕不开本钱，因为GaAs技能工艺杂乱，原资料价格十分昂贵，低本钱大规划量产难以满意光伏商业化要求。
因而，本钱更具优势的钙钛矿/HJT叠层电池被认为是打破30%转化功率的最具性价比的技能道路。
比照来看，钙钛矿对杂质不灵敏，通常90%左右纯度的钙钛矿就可以用于制作功率超20%的电池;而晶硅对杂质十分灵敏，纯度有必要到达99.9999%以上才能用于制作。
光伏企业出资1GW晶硅电池，需求从硅料、硅片、电池、组件算计超过9亿元;而协鑫纳米披露的数据显示，其制作的钙钛矿百兆瓦产线出资为1亿元，1GW的出资仅为5亿元。也就是说，1GW钙钛矿电池的出资强度仅为晶硅的一半。
并且，晶硅电池工业链需求硅料、硅片、电池、组件4个工厂，而钙钛矿仅需1个工厂，工业链明显缩短，且大幅下降了物流等本钱。
昆山协鑫光电CEO范斌乃至认为：“钙钛矿的度电本钱有望比火电还低，跟火电拉开一毛钱到一毛五的本钱差异，然后完成光伏对火电的大规划替代。”
从2020年几大电力公司的度电本钱来看，如果钙钛矿度电本钱下降至仅有晶硅电池发电的一半，那么将明显优于火力发电，成为极具竞争力的新能源。
钙钛矿电池还有一大优势，作为一种高柔性的薄膜电池，可以使用在晶硅电池无法触达的使用场景;并且结构轻便，易于装置，更适合当时大力推广的光伏修建一体化。
巨子比赛
作为第三代光伏技能，本钱早已瞄上了这一技能蓝海。
此前不断改写的世界纪录都出自实验室，问题是这些电池的尺度很小，遍及只有1cm²-1.12cm²，寿数也十分短，不具备工业化条件。
企业要想在钙钛矿的商业化上更近一步，一方面要不断进步转化率，另一方面要着手处理尺度和寿数的问题。
许多玩家现已下海进行工业化实践，现在国内最早完成量产的是昆山协鑫。2021年，昆山协鑫100MW钙钛矿生产线开端试生产，并且将组件面积扩大至1m×2m，光电转化功率进步至18%以上。协鑫光电现在可大规划量产的是45cm×65cm的产品，转化功率为15%。
除了协鑫光电，由三峡本钱出资的纤纳光电，先后7次打破了钙钛矿光电转化功率记载。当时，其位于衢州的100MW量产线也现已破土动工。并且于本年2月，开建全球首个钙钛矿地面光伏电站。其和三峡科学院联合研制的叠层电池组件转化功率到达了26.63%。
长城汽车创始人魏建军控股的极电光能，在63.98cm²的钙钛矿光伏组件上，完成了20.5%的光电转化功率，发明了全球大面积钙钛矿电池功率的最高纪录。
极电光能更垂青钙钛矿在光伏修建一体化(BIPV)上的使用。极电光能总裁于振瑞此前就表明，“BIPV是现阶段钙钛矿电池最好的工业化路径之一，咱们会首先切入BIPV范畴，开发钙钛矿幕墙产品。”
因为幕墙产品的特殊性，钙钛矿可以发挥自己的共同优势，避开与晶硅电池直接“拼刺刀”。幕墙产品追求外观设计，且需求透明度，这恰好是钙钛矿的优势，却是晶硅技能的短板。钙钛矿电池可以做到美观且半透明，因而BIPV极有或许成为钙钛矿商业化的前哨站。
据悉，极电光能正在建造150MV钙钛矿试制线，估计在本年可进行投产，功率将不低于18%，且该项目产品尺度到达了1.2×0.6平方米。
比较重视转化功率的纤纳光电和极电光能，万度光能更重视本钱。自创立起，万度就主攻超低本钱光伏器材——“印刷钙钛矿光伏”技能的开发，基于印刷技能和廉价原资料，研制出3600c㎡的钙钛矿组件，本钱方面也更胜一筹。
在湖北鄂州、宜昌政府的支持下，万度光能的“野心”更大。2021年6月，其总出资高达60亿元的钙钛矿太阳能电池项目正式落地，这是迄今停止，最大的钙钛矿电池出资项目。
该项目共分为两期，一期产能为200MW，顺畅量产后，万度光能方案扩充至10GW。
海外巨子中，韩国韩华集团最为活跃，这家全球光伏TOP10企业与柏林亥姆霍兹中心(HZB)合作研制的钙钛矿/硅串联电池，发明了转化率高达29.8%的世界纪录。韩华集团已方案对此技能进行出资扩产，该技能也被列为韩国国家项目。
▲数据来历：索比光伏网，东方证券研究所
此外，传统晶硅电池玩家隆基股份、通威股份、东方日升等公司均对钙钛矿太阳能电池表现出浓厚兴趣，或现已在相关范畴有所布局。
可以看出，钙钛矿的商业化仍处于起步阶段，但不少工业本钱现已跑步入局。计算来看，本年估计有2GW的钙钛矿电池产能完成量产。
光伏技能工业化主要看三大要素——本钱、功率、寿数。钙钛矿在本钱和功率方面远胜于晶硅电池，但其寿数短、稳定性差、天然不稳定，导致功率衰减过快，这是钙钛矿技能工业化落地的最大掣肘。
要知道，现在的光伏电池遍及寿数在25-30年。因而，在进步产品尺度和能量功率的同时，如何将钙钛矿的寿数进步至25年，将是押注钙钛矿技能的企业亟需处理的问题。
进步电池寿数，背面涉及到资料体系、电池结构、封装等等环节。当时，全球光伏界正在对钙钛矿的功率衰减和稳定性进行科技攻关，新的处理方案不断涌现，也许很快就会有最佳的处理办法。
作为世界经济论坛(WEF)认定的“改动人类生活的10大新兴技能”之一，钙钛矿电池的前景现已益发明晰，一幅宏伟的工业蓝图正徐徐展开。市值调查作者：云潭
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钙钛矿，会是光伏革命的终极答案吗？
2022-04-07 来源：中国起重机械网 人气: 322
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