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鈣鈦礦,第三代太陽能電池,至今還是好故事嗎?

作者/星空下的鍋包肉
編輯/菠菜的星空
排版/星空下的泡芙
資本市場上,前沿的技術路線總是備受關注,不論是否量產,也不論能否盈利。比如,第三代半導體。再比如,正日益吸睛(jin)的第三代太陽能電池。
沒錯,太陽能電池也已經發展到第三代了。
第一代,是晶硅太陽能電池。常見的單晶硅/多晶硅電池,就屬于這一類。典型玩家,隆基綠能(601012)。
第二代,是薄膜太陽能電池。以銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(CdTe)等化合物材料代替晶硅。典型玩家,漢能薄膜(HK0566)。
第三代,是鈣鈦礦太陽能電池。利用鈣鈦礦型的有機金屬鹵化物半導體作為吸光材料,屬于一種新型薄膜電池。

來源:知乎-魯班投資
當初,第二代的漢能薄膜,眼見他起高樓,眼見他樓塌了(詳見昔日首富被帶走?光伏巨頭,黯然落幕!一文)。
如今,鈣鈦礦薄膜電池,前景又將如何?
一、降本增效,看似完美
眾所周知,相較于薄膜電池,晶硅太陽能電池一向占據主導地位。從前是多晶硅,現在是光電轉換效率更高,且成本已降至更低的單晶硅。
數據顯示,2021年,全球晶硅電池市占率高達96.2%。

那么,為什么還會有3.8%的市場留給薄膜電池呢?
因為與晶硅電池相比,薄膜電池成本低,弱光性好(陰天也能發電)。只是,薄膜電池有一項致命缺陷,即光電轉換效率低。
所以,從市場選擇的結果來看,薄膜電池顯然沒有晶硅電池競爭力強。

不過,近年來,鈣鈦礦電池的飛速發展,重新點燃了薄膜電池的希望。
事實上,早在2009年,鈣鈦礦電池就已經出現了。只不過彼時,其光電轉換效率只有3.8%,甚至遠不如二代薄膜電池材料。
而到2022年,13年的時間,鈣鈦礦太陽能電池理論光電轉換效率已高達33%,采取疊層模式后(鈣鈦礦可以與HJT、TOPCon等晶硅電池組成疊層電池),光電轉換效率甚至有望突破45%(數據來源:國泰君安)。
什么概念呢?
晶硅電池,為了突破光電轉換效率瓶頸,正在從P型電池向N型電池發展。但是,晶硅電池的光電轉換效率理論極限,也就只有29.4%。
也就是說,對于鈣鈦礦薄膜電池而言,光電轉換效率不僅不再是劣勢,反而可能是提升效率更前沿的新方向。
與此同時,鈣鈦礦電池,還保留著薄膜電池的優點。
下圖是晶硅電池和薄膜電池的產業鏈對比。其中,晶硅電池各環節獨立,從前到后完整耗時,最少需要3天。而鈣鈦礦電池可在單一工廠內,45分鐘走完全程。

來源:天風證券
另外在成本方面,一方面,鈣鈦礦材料廉價易得;另一方面,鈣鈦礦設備投資成本低,大約只有晶硅電池的50%。

來源:長江證券
對比晶硅電池,鈣鈦礦電池既能降本,又能增效。這么一比,堪稱完美。
二、性能再好,卻有硬傷
鈣鈦礦薄膜電池解決了二代薄膜電池的痛點,只是,轉頭又遇到了新的問題。
1?穩定性差
縱使鈣鈦礦材料千好萬好,但真的適合用于太陽能電池嗎?
太陽能電池的首要任務,就是常年置于強光照射下。而鈣鈦礦太陽能電池,在潮濕、光照條件下,穩定性較差,易分解,從而將降低器件使用效率,而且影響電池使用壽命。
據了解,目前國內外MPP穩定性水平(鈣鈦礦電池在最大光功率輸出點MPP處的長期運行穩定性時間)一般在幾千小時。而晶硅太陽能電池的使用壽命,一般承諾20或25年。
與之相比,鈣鈦礦電池,壽命縮水了幾十倍。這樣的鈣鈦礦電池,還具有成本優勢嗎?
而且,鈣鈦礦電池一般為有機金屬鹵化物鈣鈦礦電池,其中含有有毒鉛元素,對健康和環境也存在潛在危害。
2?大面積難
另外,鈣鈦礦電池引以為傲的光電轉換效率,也只存在于小面積的實驗中。
當下,鈣鈦礦+晶硅疊層這種應用方式,熱度持續攀升。日前,北京曜能科技有限公司自主研發的小面積鈣鈦礦/晶硅兩端疊層電池,穩態輸出效率達到32.44%,再次刷新了國內轉換效率紀錄。

但請注意,這只是實驗室做的小面積電池。如果面積放大,將極大增加薄膜制備難度,極易出現制備不均勻、不穩定等問題,降低轉換效率。
而產業化必然要朝著大面積方向發展。大面積制造,或將成為制約鈣鈦礦電池產業化的一大關鍵。
三、理想豐滿,現實骨感
目前,賽道上也有不少玩家,八仙過海,各顯神通。
只是理想豐滿,現實骨感。
2021年,華能集團實現3500cm2組件面積,但效率只有15.5%。
2022年,極光電能實現效率18.2%,但組件面積只有300cm2,大概就是兩三個巴掌大小。
而二級市場被炒的火熱的上市公司,實則大部分都停留在技術研發階段,量產下線寥寥無幾。

相比之下,協鑫集團旗下的協鑫光電,無疑算是走在前面的。
2019年,協鑫光電組件實現了1241.16cm2面積,15.31%效率。2022年,協鑫光電建設100MW量產生產線,將組件面積擴大到1m*2m,預計工藝和產能穩定后,量產組件效率將超18%。
但即便是協鑫光電這個成績,距離晶硅電池仍然相差甚遠。而且,這只考慮了效率問題,還沒有解決更為致命的壽命瓶頸。
所以,鈣鈦礦太陽能電池,真的有市場嗎?這個問題,恐怕選擇顆粒硅、鈣鈦礦兩手抓的協鑫集團,也給不出確切答案。
或許大家都在賭,賭贏了就是下一個隆基,賭輸了就是下一個漢能。
注:本文不構成任何投資建議。股市有風險,入市需謹慎。沒有買賣就沒有傷害。
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