新能源如火如荼的发展到今天,应该说,它的核心就是电,或者说其最终形式就是电力。
不管是光伏、风电、核电都是在发电,发电就要用到发电设备,光伏发电用的是太阳能电池片、风电用的是机械发电机、核电是核电机组,所以新能源的核心发电设备至关重要。
随着新能源的持续发展,核心发电设备的技术也在不断升级更新。不过,近来围绕光伏发电设备太阳能电池片的技术更新换代实在太快,2020年的时候说PERC电池技术是主流,2021年说HJT、TOPCon等异质结电池技术有望成为下一代太阳能电池技术,到今年看又说钙钛矿电池技术比HJT、TOPCon更好。
到底是真技术迭代还是市场概念炒作?
钙钛矿太火
要问钙钛矿是什么,别人可能不知道,甚至你问专门从事光伏行业的人可能也不是很清楚,但是你问炒A股的人他一定给你讲的头头是道,效率高、成本低、最有未来的光伏电池技术等等,因为今年钙钛矿在A股太火了。
火到什么程度?
京山轻机(000821.sz)子公司晟成光伏涉及钙钛矿电池设备,据公司对外发布的消息显示,目前已有部分钙钛矿电池设备出货,已与多家钙钛矿电池企业进行业务合作,其股价年内从最低7.10元一路涨到最高26.44元,大涨2倍多,前段时间连续的涨停板更让其成为市场关注的焦点。
(京山轻机股价走势截图)
这两天的金晶科技(600586.sh)也是涉及钙钛矿概念,在公司发布了业绩大幅下降超50%的业绩预告之后,公司股价还是强势连拉4板,在第三板的时候公司发布公告称“公司TCO导电膜玻璃定位于碲化镉、钙钛矿电池等行业上游”,确认自己真的涉及钙钛矿概念。
(金晶科技股价走势截图)
东方财富软件在近期也推出了“钙钛矿电池”概念板块指数,短短几天该指数就涨超20%。
(钙钛矿电池指数)
除了资本市场上的火爆炒作外,近来光伏产业关于钙钛矿电池的好消息也是一个接一个。
今年4月多伦多大学研究人员发行钙钛矿电池转换效率可达23.9%,紧接着各国关于钙钛矿电池研究成果相继公布,关于钙钛矿电池的转换效率也越来越高。
4月底德国伍珀塔尔大学发现钙钛矿电池转换效率可达24%,Science的一篇研究报告表明钙钛矿电池转换效率达25%,6月初南京大学研究发现转换效率达28%,7月初洛桑联邦理工学院又发现转换效率达31.3%,甚至有人已经提出钙钛矿的转换效率极限可达到44%-45%!
不断创新高的转换率就像资本市场的股价一样,越来越高,但都只是实验室的研究数据。
替代PERC等晶硅电池?
的确,对于光伏电池片技术而言,产业最关注的主要是转换效率、成本、稳定性三个指标,这也是一项新的电池技术大规模产业化的前提条件,而在实际产业化中可能厂家最关注的还是成本,在同等转换效率下自然选择成本更低的技术!
在成本方面,就目前研究结果来看,似乎钙钛矿的确要比晶硅电池更节约成本,因为工艺更简单、制造时间更短。
(资料来源:浙商证券研报)
可以看到,相比其他电池技术路线,钙钛矿(PSCs)技术路线只有钙钛矿层印刷和功能层真空镀膜两个工艺,较传统PERC电池及异质结TOPCon、HJT具有更短的工艺流程,制备过程大幅简化。据协鑫纳米披露,钙钛矿电池从原材料到组件只需45分钟,而晶硅电池由于硅料、硅片、电池、组件的分离这个过程至少需要3天时间。
因为工艺的大幅缩减导致工艺成本也大幅下降。据浙商证券的测算,钙钛矿电池的成本只有晶硅电池的一半,组件单瓦成本仅为5毛钱。
转化效率方面,虽然实验室研究已经出现了超过31%的转换效率,但这些研究结果的平均数也就在25%左右。不过,即使这样,钙钛矿的转换效率还是远高于PERC。
(资料来源:浙商证券研报)
传统PERC电池的理论极限转换效率在29%左右,但产业化的转换效率往往只有21%左右。目前,虽然实验室数据都显示钙钛矿具有更高的转换效率,其理论极限更是远高于晶硅电池,但仍缺少产业化的数据。
A股上市公司杭萧钢构(600477.sh)近期在互动平台表示,子公司合特光电计划2022年投产首条晶硅薄膜+钙钛矿叠层电池中试线,目标转化率为28%以上。今年5月宁德时代(300750.sz)也表示正在搭建钙钛矿光伏电池中试线,但转化率未公布。
仅看成本和转化率,钙钛矿似乎就是光伏电池最好的技术路线了,但它真的能替代目前正“大行其道”的PERC电池吗?
根据CPIA统计,2021年PERC电池市占率已经达到91.2%,其预测2022-2025年PERC电池仍是主流。
产业化还要多久?
成本、转化效率、稳定性是光伏电池的三大关键指标,但是“不可能三角”同样适用于光伏电池技术,无论是PERC、HJT、TOPCon还是钙钛矿技术都不能使这三个指标同时达到最优。
(资料来源:浙商证券研报)
据浙商证券分析,目前阻碍钙钛矿电池技术产业化的主要问题是稳定性、大尺寸制备及环保的问题。
钙钛矿电池相较晶硅电池最大的缺点就是寿命太短,0.3年的寿命较晶硅25年以上的寿命相差太远,且这么短的寿命如果产业化将大幅增加更换成本,可能让其反而不具备成本优势。光伏电池大尺寸时代已经来临,这两年产业越来越多的采用210mm等大尺寸电池片,但在这方面钙钛矿还没有相应的技术实现。
至于环保问题,据浙商证券分析,钙钛矿较晶硅电池在环保方面差距不大,从含铅量来看,钙钛矿含量较晶硅电池还要更低。
在这样的现实面前,显然,钙钛矿电池距离大规模产业化还有很长的路要走,稳定性问题、大尺寸制备的问题都是钙钛矿产业化路上必须解决的问题,但目前市场关注的焦点似乎都在实验室的转换效率上,实验室转化效率每创一次记录资本市场就跟着嗨一阵!
综上所述,目前关于钙钛矿的高转化率还停留在实验室数据阶段,产业化所面临的稳定性、大尺制备问题亟待解决,资本市场的疯狂炒作也只是概念炒作,替代PERC电池更是为时尚早,一切还需技术的升级和产业化试行的实践。