钙钛矿常被类比为18年前的异质结——异质结到今天才慢慢有GW级以上大产线投产,而钙钛矿要经历的时间恐怕还要更长。**它的技术路线主要分两条:一是作为晶硅的辅助做叠层电池,二是做单结电池用于建筑立面、车顶等场景;竞争壁垒则集中在稳定性与寿命、大面积均匀成膜、封装工艺这几个环节,谁能率先跑通量产,谁就占据先发位置。**从产业化阶段看,钙钛矿规划产能远大于在建产能,整体仍处于探索期,尚未轻易下注。
两条技术路线:叠层与单结
叠层的原理并不复杂:钙钛矿层是透明的,只需在常规组件的玻璃上涂敷钙钛矿层,外层玻璃与内部晶硅层可分别吸收阳光。不同材料的禁带宽度与可吸收光谱波段不同,二者结合能尽可能吸收全光谱范围内的光子,减少能量损耗。钙钛矿并非只能与异质结搭配,理论上可与任何晶硅路线形成叠层,也有企业选择与TOPCon、PERC结合,主要看各自的布局。除晶硅外,钙钛矿还可以自己与自己叠,通过调节吸光比率吸收更多光能。
单结路线则更偏向新玩家。钙钛矿目前只能做单面,独立做电池略显浪费,因此现阶段主要给晶硅打辅助。但钙钛矿禁带宽度可调,能自主选择吸收什么光、呈现什么颜色,美观性胜过晶硅,更适合用在外立面上,也有团队尝试将其放在新能源车车顶。传统晶硅厂商更愿意布局叠层,多出于技术储备目的;新玩家则倾向做单结电池,渴望弯道超车。
壁垒在哪里:稳定性、大面积成膜与封装
需要留意的是,在晶硅上增添钙钛矿,这种叠层工艺要比单纯做钙钛矿更难。大厂布局叠层,并非因为容易突破,而是结合自身优势后的选择。
更关键的壁垒在于尺寸放大。钙钛矿很大的弱势就在于,尺寸上升时效率不可避免下降,因此大尺寸电池对产业的示范效应很强。以协鑫光电为例,其一期100兆瓦(MW)产线尺寸为1米乘2米,远大于以往实验室内的钙钛矿。大面积均匀成膜能力,直接决定能否从实验室走向量产。
另一重壁垒是效率口径。钙钛矿是一体化的,做完电池组件也就做好了,所以其效率都是组件端的;而晶硅谈到的效率大多是电池端的,从电池到组件需要封装、会有损耗。因此比较两种技术时,应当拿最终效率进行对比。封装工艺与稳定性、寿命问题,正是决定量产成败的关键。
从产业化进度看,目前布局较为靠前的有协鑫、纤纳、极电三家。协鑫光电股东阵容中包含腾讯、宁德;纤纳光电在核心技术上采用溶液打印,与传统的PVD加涂布路线不同;极电光能背后是长城汽车,一期产能为150兆瓦(MW)。但三家企业目前都没有大批量的量产线,是否在商业化领域有所突破,尚难判断。
常见问题
钙钛矿为什么常与异质结搭配做叠层?
主要是两者在禁带宽度等特质上比较搭,且都不属于现有主流的PERC架构,一起研发相当于布局下个时代。但这并非唯一选择,钙钛矿理论上可与任何晶硅路线形成叠层,也有企业选择与TOPCon、PERC搭配。
钙钛矿的竞争壁垒主要体现在哪些方面?
集中在稳定性与寿命、大面积均匀成膜、封装工艺。尺寸放大时效率不可避免下降,大尺寸均匀成膜是产业化的核心难点;同时钙钛矿效率为组件端口径,与晶硅的电池端口径不同,比较时需拿最终效率对比。
目前钙钛矿产业化到什么阶段?
整体仍处于探索阶段,规划产能远大于在建产能,产线以中试为主、体量并不大。布局较靠前的协鑫、纤纳、极电三家均无大批量量产线,商业化突破仍有待观察。