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钙钛矿行业产业化进展及相关公司

发布时间:2024-01-30 来源:元禄光电

1、单结组件率先突破

目前,单结钙钛矿组件产业化进展较为突出,其中协鑫、纤纳率先完成100MW单结钙钛矿组件中试线安装,极电光能756cm²大尺寸钙钛矿光伏组件转换效率目前达到18.2%。

(1)协鑫光电:背靠协鑫,学者科研实力加持

公司成立于2010年,前身为厦门惟华光能,于2016年被协鑫集团收购并成立协鑫纳米科技有限公司。公司在钙钛矿电池研发上共有64项专利已获授权,其中发明专利17项,实用新型专利47项。

公司技术路线选择尺寸为2m×1m的大尺寸单结钙钛矿。是目前唯一一家产业化阶段实现大尺寸组件生产的钙钛矿厂家。22年上半年,应用协鑫光电1米×2米大尺寸钙钛矿组件的Project Y钙钛矿小屋亮相张家口,目前,其投建的全球头一条100MW量产线已在昆山完成厂房和主要硬件建设,公司计划22年投入量产,预计在工艺和产能稳定后,23年量产组件产品光电转化效率将超过18%,未来钙钛矿组件的效率预计将进一步提升至25%以上;目前公司GW级产线已在规划中,目标24年下半年落地。

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(2)纤纳光电:产业化进度突出,政策重点支持

公司成立于2015年,是国内头一批从事钙钛矿商业化研究的机构,以及全球头一家实现百兆瓦级钙钛矿组件制造和商业应用的公司。公司承担了三项科技部国家重点研发计划,三项浙江省重点研发计划和浙江省带领型创新创业团队项目,累计申报知识产权专利300多项。

公司技术路线选择尺寸为0.6m×1.2m的单结钙钛矿,功率可达130W。是目前唯一一家实现第三代钙钛矿光伏组件(纤纳α组件)量产的公司,先发优势明显。公司与金晶科技达成战略合作,确保公司在TCO玻璃上的需求供应。其主打的α组件顺利通过IEC61215、IEC61730稳定性全体系认证,采用纤纳独立开发的溶液打印技术,具有功率高、稳定性好、温度系数低、热斑效应小、不易隐裂等特性。公司2020年3月20MW中试线落地;2021年12月100MW产线落成;2022年7月5000片α组件实现出货;预计2024年初1GW产线通线(由两条500MW或多条200MW、300MW产线组成),量产效率预计20%。

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(3)极电光能:深耕光伏行业,实验室到产线综合发展

公司起源于长城控股集团,2018年开始钙钛矿技术研发,创始人于振瑞博士拥有35年光伏从业经验,组建了一支覆盖从实验室到产线的综合性队伍。

公司选择尺寸为0.6m×1.2m的单结钙钛矿。大尺寸钙钛矿组件效率行业前茅。23年目标量产效率为15~16%。公司2022年12月150MW产线投产运行;2023年Q1计划开始建设GW产线;预计2026年底达到10GW产能。

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2、晶硅钙钛矿叠层前景可期

相较于纯钙钛矿电池路线,晶硅-钙钛矿叠层电池有望率先产业化。对于许多有硅技术积累的公司来说,晶硅叠加钙钛矿是一个既能利用原有产线和技术积累、又能降本增效的路线。相较与Topcon叠层,钙钛矿与HJT叠层更合适,需要做的改造更少,同时钙钛矿/HJT叠层电池为串联结构,输出超高电压,提高转换效率。目前HJT-钙钛矿叠层电池实验转换效率目前已达到31.3%,已有多家硅电池厂商涉足。

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(1)牛津光伏:立足欧洲市场,学术背景实力雄厚

牛津光伏(Oxford PV)是英国牛津大学校办公司,成立于2010年,致力于推动欧洲光伏平价上网,自2012年开始推动钙钛矿晶硅太阳能电池的商业化。联合创始人兼头牌科学官是牛津大学物理学教授Henry J.Snaith,其带领的科研团队发表论文和专利600多篇,文章被引近11万,其团队关于钙钛矿器件的稳定性研究对推动钙钛矿商业化有重大影响。

牛津光伏路线选择钙钛矿-HJT叠层电池。实验室效率处行业前茅,1cm²能达29.52%,研发团队实力雄劲。公司2023年会有100MW产线投产;并计划筹备2GW产线;目标24年实现10GW产能。

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(2)宝馨科技:设立合资公司开发钙钛矿异质结叠层电池

公司主营业务按行业分类:智能制造业务、新能源业务和节能环保业务。智能制造业务包括:光伏制程设备、重卡换电(车载/站端)设备、精密数控钣金产品、轨道交通设备、精密自动化设备、锅炉配套设备、电气设备、智能作业机器人等设备的设计研发、生产制造及销售。新能源业务包括:光伏电池及组件、光伏电站EPC、新能源汽车充/换电等业务。节能环保业务包括:综合能源调峰、环保设备等产品和项目运营。

公司与西电张春福教授团队合作设立合资公司,开发钙钛矿异质结叠层电池。新实验室正在筹划中,预计将于2023年的上半年完成。根据发展规划,2023年年底前将完成电池效率突破30%任务;2024年年底开始建设100MW级产线,效率突破32%;力争4年内实现GW级量产线建设,效率提升率大于15%。

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3、全钙钛矿叠层一枝独秀

全钙钛矿叠层优势在于1)规避单结钙钛矿缺陷带来的电池短路,减少对放大面积后的效率和稳定性的影响,世界纪录显示,随着面积的放大,叠层钙钛矿发电效率衰减的速度比单结慢;2)解决晶硅叠钙钛矿电池中的晶硅层与钙钛矿层寿命不一致的问题;3)制作钙钛矿层用一步法,相对晶硅叠钙钛矿降低制作工艺难度。全钙钛矿叠层壁垒为宽窄带隙配方、互连层的材料和工艺。

仁烁光能150WM产线正在建设中,预计2023年Q3投产。仁烁光能是目前钙钛矿厂家中唯一专注全钙钛矿叠层的组件厂商。公司由南京大学谭海仁教授创立于2021年12月,背靠南京大学、复旦大学、中科院等知名高校和科研机构,产业化管理团队为协鑫集团原核心管理层之一,技术团队在钙钛矿太阳能电池转化效率方面数次创造世界纪录。

目前公司已研发成功替代晶硅窄带隙的钙钛矿层配方,成功实现全钙钛矿叠层组件,提效降本优势明显;已成功研发叠层钙钛矿互连层配方和工艺;与德沪涂膜合作成功调试适配公司材料体系及工艺配方的狭缝涂布设备,快速实现技术产业化。在转换效率上,22年12月仁烁光能官微发布消息称,经日本JET第三方认证,公司研发的全钙钛矿叠层电池稳态光电转换实验室效率达到29.0%。产业化效率单结能达到19%,叠层达到22%,工艺成熟以后可做到30%以上。

在产线进展方面,公司22年8月建成苏州高新区10MW叠层产线(研发为主);常熟150MW在建,先建单结产线跑通产线后建叠层,预计23Q4出货,24年满产;25年投入GW级,预计26年有产出。

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4、各组件厂商电池路线、工艺选择及产能布局情况

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