钙钛矿产业化拐点之所以迟迟未至,核心原因在于其仍处于从实验室走向量产线的早期爬坡阶段,尚未有GW级大产线投产,大面积效率衰减、设备成熟度与稳定性验证仍是关键制约。截至2022年8月的不完全统计,钙钛矿在建产能合计超过1.22GW,而规划产能则高达27.56GW,两者超20倍的差距,恰恰说明行业仍以探索和验证为主,并未进入大规模下注的成熟期。
钙钛矿当前所处的发展阶段
对照光伏电池发展历程,当前钙钛矿的产业化进度,更类似2018年以前的异质结(HJT)——彼时异质结也尚未有GW级以上的大产线投产,而是经历了漫长的研发与中试验证后才逐步放量。钙钛矿需要经历的时间,恐怕还要大于异质结。
从产能结构看,钙钛矿行业普遍处于中试线或试验线阶段,体量并不大。例如,头部企业中,协鑫光电在建100MW(1m×2m)大尺寸钙钛矿组件产线,规划产能5GW;纤纳光电一期100MW级别产线已量产并出货,规划产能5GW;极电光能150MW试制线计划于2022年三季度末下线,规划产能6GW。这些在建产线均为百兆瓦级,距离GW级量产仍有明显距离。
制约产业拐点的三大关键因素
大面积效率衰减是首要瓶颈。钙钛矿电池在实验室小面积条件下效率表现优异,但尺寸上升时效率不可避免下降。以协鑫光电为例,其1米×2米大尺寸钙钛矿组件效率为18%,而实验室小面积效率远高于此,其量产线目标效率为18%,并计划1-2年后达到20%-22%。从实验室到中试线再到量产线,效率的“尺寸惩罚”是必须跨越的鸿沟。
设备成熟度与工艺路线尚未定型。钙钛矿是一体化技术,做完电池组件也就做好了,这与晶硅(电池端效率需经封装损耗才能到组件端)不同,因此对镀膜、涂布等核心设备的均匀性、稳定性要求极高。目前行业内既有PVD+涂布路线,也有溶液打印路线,工艺路线尚未收敛,设备仍在迭代验证中。
稳定性与长期可靠性验证需要时间。钙钛矿组件在户外长期运行中的衰减、耐候性等数据积累尚不充分,这是其能否进入集中式电站等主流应用场景的前提。现阶段钙钛矿更可能发力的方向是建筑光伏一体化(BIPV)等差异化场景,而非与晶硅在集中式、分布式电站上正面竞争。
常见问题
钙钛矿与异质结的发展节奏有何可比性?
两者都经历了从实验室到中试线再到量产线的漫长爬坡。异质结发展到今天才慢慢有GW级以上的大产线投产,而钙钛矿当前类似2018年以前的异质结,尚未有GW级大产线落地,因此其产业化拐点大概率晚于异质结。
为什么钙钛矿规划产能远大于在建产能?
规划产能(27.56GW)远大于在建产能(1.22GW),说明各家企业仍处于探索阶段,并未轻易下注。先建设中试线或百兆瓦级试验线验证工艺与稳定性,成功后再逐步放大至GW级,是行业普遍采用的稳健路径。
钙钛矿组件效率与晶硅相比应如何理解?
钙钛矿是一体化技术,其公布的效率均为组件端效率;而晶硅行业讨论的效率多为电池端效率,从电池到组件需经封装损耗。因此对比两种技术时,应拿最终组件端的效率进行比较,而非直接对比电池端数据。