光伏革命4.0:鈣鈦礦電池新突破 光伏市場新焦點?

在全球氣候變化和「3060雙碳」目標下,光伏技術發展受到世界各國的廣泛重視。光伏發電技術的關鍵部分是光伏電池,其電池效率的高低主宰組件的性能發揮。而近日,瑞士科學家成功打破串聯硅鈣鈦礦太陽能電池效率,達到 31.25%;中科院研究團隊在 Science 發文稱其 FAPbl3 鈣鈦礦電池獲得 25.6%的認證功率,並在 85℃運行 500小時後依舊保持 80%效率,從而令資本市場的焦點放在此第三代電池身上。鈣鈦礦光伏電池憑著成本低、效率高,被外界認為是最有希望實現低成本發電的新型光伏技術之一。 太陽能光伏電池的發展,大致可以分為三代。第一代是晶硅太陽能電池;第二代是薄膜太陽能電池;高倍聚光電池、柔性太陽能電池等新技術則統稱為第三代太陽能電池。目前,主流的是第一代晶硅太陽能電池,佔比高達95%,薄膜電池的市場份額正在逐步擴大(佔比僅5%左右),第三代電池大部分還處於實驗室研發階段。 A. 晶硅電池:可分為單晶硅電池、多晶硅電池,單晶佔絕對主流。2021 年我國單晶硅片(P 型+N 型)合計市占率 94.5%,其中 P 型占比 90.4%,N 型占比 4.1%,預計單晶硅片市占率將進一步增大且 N 型占比有望加速提升。從電池技術路線來看,2021 年 PERC 電池市占率達到 91.2%,平均轉換效率 23.1%,同比提升 0.3pct; 2021 年 TOPCon、HJT 電池市占率約 3%,其中 TOPCon 電池平均轉換效率達到 24%;HJT 電池平均轉換效率 24.2%。 B. 薄膜電池:分為非晶硅薄膜電池以及化合物電池。相較於晶硅電池,非晶硅薄膜電池具有較好的低溫特性,同功率非晶硅電池產生更多的年發電量。化合物電池主要包括碲化鎘(CdTe)、銅銦硒(CuInSe)、銅銦鎵硒(CuInGaSe)、砷化鎵(GaAs)、鈣鈦礦(perovskite)等。薄膜電池具有衰減低、重量輕、材料消耗少、製備能耗低、適合與建築光伏一體化(BIPV)等特點。碲化鎘(CdTe)、銅銦硒(CuInSe)、砷化鎵(GaAs)等已實現商品化。 太陽能電池經封裝成為太陽能組件,不同太陽能電池的應用取決於自身特點與市場需求的發展。早期的太陽能主要應用於通訊基站和人造衛星等,後來逐漸進入民用領域,如太陽能屋頂。在這些場景下,安裝面積小,能量密度需求高,因而晶硅組件佔據了主要的市場份額。隨著大型太陽能荒漠電站以及BIPV的發展,綜合成本逐漸取代能量密度成為了考慮的重要因素,薄膜電池的長期應用呈現上升趨勢。 鈣鈦礦電池的優勢主要包括: (1)更高的光電轉換效率:鈣鈦礦材料由於是直接帶隙材料,吸光性能遠遠優於晶硅材料。正因為如此,晶硅電池理論光電轉換效率為 29.3%;單結鈣鈦礦電池理論光電轉換效率為 33%。 (2)成本優勢:按單位產能投資來看,1GW 晶硅電池,以目前最主流的 PERC 電池為例,硅料、硅片、電池片、組件環節單 GW 投資額分別為 3.45 億元、4...