建筑光伏外立面的技术演进,本质上是从第一代薄膜电池到第三代高效薄膜代表——钙钛矿电池的升级路径。钙钛矿被视为对以往薄膜电池的升级,其更有可能发力的方向正是延续薄膜的逻辑——往建材上发力,应用于建筑外立面。这一路的关键拐点,可以从材料发现、效率跃升、大尺寸组件突破到首个地面电站投运来梳理。

从薄膜到钙钛矿:应用逻辑的延续

薄膜电池(如铜铟镓硒、碲化镉)较早进入建筑光伏(BIPV)领域,其优势在于可做成柔性或异形组件,与建筑外观融合度高于晶硅。钙钛矿电池在本质上与主流的晶硅路线相悖,更像是薄膜电池的升级。由于钙钛矿的禁带宽度可以调节,它能自主选择吸收何种光、呈现何种颜色,美观性胜过晶硅,因此非常适合用在外立面上

关键技术拐点

钙钛矿从实验室走向建筑外立面,经历了几个标志性节点:

  • 材料与效率突破:钙钛矿作为第三代高效薄膜类太阳能电池的代表,实验室小尺寸效率快速攀升,为产业化奠定基础。
  • 大尺寸组件下线:协鑫光电的1米×2米大尺寸钙钛矿组件下线,并在冬奥会期间亮相张家口,应用于钙钛矿小屋示范项目。大尺寸组件的突破对产业有很强的示范效应,因为钙钛矿此前的一大短板正是尺寸上升时效率会下降。
  • 首个地面电站投运:纤纳光电开建了全球首个钙钛矿集中式光伏地面电站,装机规模为12MW,标志着钙钛矿从示范走向规模化应用。

产业化现状与格局

目前钙钛矿行业整体仍处于探索阶段,规划产能远大于在建产能,说明各家企业尚未轻易下注。布局较为靠前的三家企业分别是协鑫光电、纤纳光电和极电光能,从股东背景看实力均较强,但都还没有大批量量产线,能否在商业化领域突破仍有待验证。

需要指出的是,钙钛矿组件是一体化的,做完电池组件也就做好了,因此其效率数据是组件端的;而晶硅谈到的效率大多是电池端的,从电池到组件需经封装损耗,对比时应以两种技术最终的效率进行衡量。

常见问题

钙钛矿为什么适合做建筑外立面?

因为钙钛矿的禁带宽度可以调节,能呈现不同颜色,美观性优于晶硅,适合用在外立面上。除了建筑外立面,也有团队尝试将钙钛矿放在新能源车车顶。

钙钛矿目前主要有哪些应用方向?

主要有两个方向:一是与晶硅结合做叠层电池,作为晶硅路线的辅助;二是做单结电池,用在建筑外立面或汽车上。传统晶硅厂商更倾向布局叠层,新玩家则更愿意做单结电池。

钙钛矿产业化处于什么阶段?

目前钙钛矿出货体量还非常小,行业整体处于从实验室走向中试和初期量产的探索阶段。在建产能与规划产能差距明显,头部企业的产线也以中试为主,距离大规模商业化仍有距离。

延伸阅读