钙钛矿太阳能电池行业研究:光伏新技术前瞻之钙钛矿太阳能电池,崛起的第三代太阳能电池,产业化进程再提速.pdf
- 上传者:小老王
- 时间:2023/03/29
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钙钛矿太阳能电池行业研究:光伏新技术前瞻之钙钛矿太阳能电池,崛起的第三代太阳能电池,产业化进程再提速。钙钛矿电池为第三代新型太阳能电池,效率提升速度快且潜力大。 钙钛矿材料指 ABX3 有机-无机金属卤化物,A 为有机阳离子、B 为二价 金属阳离子、X 是卤素离子,目前较常见的钙钛矿太阳能电池原材料为 碘铅甲胺。从效率提升进程来看,钙钛矿太阳能电池诞生十余年,单结 效率从 3.8%跃升至 25.7%;单结/叠层理论极限效率分别高达 33%/45%, 仍有较大提升空间。从结构来看,钙钛矿电池分为介孔型和平面型,正 式和反式,目前较主流的为平面反式结构,具有制备工艺简单、可低温 制备、成本低等优点,但具有效率不高的缺点。
钙钛矿电池具有降本增效和应用场景广泛等优势,仍面临稳定性差 和大面积制备效率下降的挑战。优势包括:1)低成本,钙钛矿原材料成 本低且用量和纯度要求小,生产过程能耗低,大规模量产后钙钛矿组件 总成本约为 0.5-0.6 元/瓦,是晶硅组件极限成本的 50%;2)高效率,钙 钛矿材料带隙更接近最优带隙,且带隙可调,适合做效率潜力更高的叠 层电池;3)应用场景广泛,柔性和轻质特点使其适用于 BIPV 和汽车光 伏,带隙可调性使其适用于室内光伏。挑战包括:1)稳定性差导致寿命 短,材料本身具有不稳定性且与各功能层易相互影响;2)大面积制备效 率下降,制备工艺的局限性导致大面积制备钙钛矿薄膜均匀性变差,缺 陷增多,且尺寸增大时电池非光活性死区面积增大,有效光照面积减小。
钙钛矿组件生产效率高,各功能层制备材料、技术、设备均未定型。 钙钛矿组件从原料进去到成品出来仅需约45分钟,且可在单一工厂完成, 生产效率高。从材料端来看,功能层材料选择未定型,空穴/电子传输层 材料分有机和无机体系。钙钛矿组件对水汽阻隔要求高,催生丁基胶和 POE 胶膜需求。从技术端来看,传输层制备路线包括 PVD、RPD、ALD, 钙钛矿层制备分为干法和湿法,目前较主流的产业化选择是狭缝涂布法 (湿法),具有原料利用率高、可重复性好、成本较低等优点。从设备 端来看,核心设备包括镀膜设备、涂布/蒸镀设备、激光设备和封装设备, 镀膜设备价值量占比最高,激光设备最具确定性。
钙钛矿电池产业化进程再提速,头部厂家已落地百兆瓦级产线。钙 钛矿电池产业处于 0-1 发展阶段,基于钙钛矿材料本身具备高效率低成 本的优势,叠加各研发团队在技术上不断进步,包括效率、稳定性等方 面突破,使其逐渐走出实验室。在技术突破主导下,政策+资本(一级市 场资金关注度高,头部厂家完成多轮融资且有知名投资者入局)加持下, 产业化进程不断提速,目前头部厂商如协鑫光电、纤纳光电、极电光能 等已落地百兆瓦产线,纤纳光电已完成首批钙钛矿组件出货,且各厂商 研发和量产效率正在持续爬坡中,预计明后年内 GW 级产线有望落地。
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