协鑫纳米或成为世界首个钙钛矿太阳能电池产业化企业

作者: | 发布日期: 2019 年 10 月 12 日 9:18 | 分类: 产业资讯

在苏州2.5产业园区一栋欧式古典风格办公楼的三层,楼道里隐约可闻到一种化学试剂的味道。9月27日,一名工作人员戴上白手套,走入满是化学容器的实验室内,细细观察窗边洒满阳光的两个蓝色大置物箱。

箱内分别浸泡着正面和反面故意劈裂的钙钛矿太阳能电池组件。如果检测结果显示无铅,困扰钙钛矿电池产业化已久的“毒性”问题将得到解决。

协鑫集团对这项光伏新技术寄予厚望。该公司旗下苏州协鑫纳米科技有限公司(下称“协鑫纳米”)专注于钙钛矿领域研发,并已率先完成10MW大面积钙钛矿组件中试产线,经莱茵TUV认证,在1300平方厘米上效率已经达到13.48%,创下目前世界最大面积钙钛矿光伏组件和大面积钙钛矿组件效率最高数值等两项纪录。

“目前我们的最高效率已经达到16.5%,这个结果正在进行认证,预计明年可实现商业化。”协鑫纳米技术团队负责人范斌对「角马能源」说。

作为电池产业的后起之秀,早在6年前,钙钛矿就被美国《科学》杂志评为“2013年度国际十大科技进展”之一。此后短短几年间,其实验室转换率迅速由3%提升至25%以上。

潜在的商业前景让越来越多的实力玩家涌入钙钛矿这条新赛道。除了协鑫集团,入局者名单中还有央企三峡集团、中国第一大风机制造商金风科技,以及另一家民营光伏巨头通威。

资本的追捧搅热了一片蓝海。但这项尚在萌芽期的新技术能否颠覆晶硅独霸天下的行业格局,还有待技术和市场的考验。

风口初现

几天前,2019全球钙钛矿光伏技术与产业化论坛在苏州举行,协鑫集团董事长朱共山等业界大咖专门发来贺信。

“新一轮光伏技术与应用革命正在到来,钙钛矿光伏技术以诸多优势代言了光伏技术的未来。”朱共山说。

钙钛矿太阳能电池是一种半导体异质结结构光电器件,它能通过钙钛矿光吸收层、电荷传输层等半导体材料组成的异质结结构来有效分离和提取光生电荷,从而实现由光能向电能的转换。

在光伏领域,大多数技术都是由国外完成研发后再引入中国。但钙钛矿技术是中国企业第一次从材料、设备到工艺全面实现自主研发的创举。

这项自诞生之初就顶着自主创新光环的新型光伏技术,具有成本低、效率高等特点。目前,钙钛矿太阳能电池世界最高光电转换效率记录已达到25.2%,钙钛矿与晶硅叠层电池的效率已经达到了28%。

一位业内人士透露,其转换率预计将于今年末赶超单晶硅电池。

平价上网时代已拉开帷幕,降本增效成为整个光伏行业面临的首要课题。但由于多晶硅成本下降的空间有限,盲目扩张又可能导致财务危机,“5.31”光伏新政下的光伏企业不得不试图从技术突破中另辟蹊径。

率先打响的是硅片尺寸之争。这场尺寸“大”跃进在两个月前迎来高潮,单晶巨头中环股份发布一款尺寸达“210mm”的新产品“夸父”M12,一举刷新光伏史上硅片尺寸记录。

此前,隆基、阿特斯、天合、协鑫集成等公司也已相继布局166mm大硅片。

但协鑫集团并不满足于此。经过反复的市场调研和技术研判,该公司决定加注钙钛矿。协鑫纳米由此成为这项任务的承担者和新技术的领跑者。

过去数年间,范斌集结起一支32人的队伍,其中研发人员28名,占公司总人数的87.5%。

“我们团队的战斗力和核心竞争力是无与伦比的。”范斌说。

这位充满自信的技术领袖屡传捷报。今年2月,协鑫纳米率先在业界建成10MW钙钛矿组件中试产线,其组件面积为45cm×65cm,转换率为15.3%。

不过,在最终实现产业化之前,范斌还必须翻越“稳定性”和“毒性”两座大山。长期以来,这两大难题一直制约着钙钛矿太阳能电池的发展与运用。

范斌紧盯着蓝色大置物箱内的钙钛矿太阳能电池组件。除去实验室内的光照验证,在协鑫集团总部的水面上,也摆放着数块同类组件。

“这些电池组件已经置放7、8个月之久,没有出现衰减和进水现象。”他说。

他进一步解释,根据实验室测试,在75摄氏度下连续光照1800小时下,钙钛矿太阳能电池的效率损失低于5%,使用寿命与稳定性已超过晶硅。而在成本方面,其设备费用仅为晶硅的三分之一。”

“毒性”测试也取得进展。“一块钙钛矿电池组件仅含2g铅,而平均一块晶硅板含铅量达16g。在环保问题上,我们绝不打折扣,更不存在任何问题。”范斌分析道。

尽管钙钛矿的春天指日可待,但这位试图颠覆光伏行业既有格局的领跑者仍需经历等待。

“孤独”的领跑者

一项新技术走向成熟往往要经历持久阵痛。时至今日,范斌进入钙钛矿的研发已历时很久。

九年前,范斌与清华校友白华、田清勇一同创办惟华光能。彼时,中国光伏行业驶入发展快轨,但这三名化学系毕业生却在拥硅为王的时代毅然选择了冷门的有机路线。

不过,两年后,钙钛矿在太阳能电池领域的成功应用,使他们看到新的希望。当时,钙钛矿太阳能电池效率普遍达到10%-11%。

但研发带来的资金压力很快让他们举步维艰。范斌曾一度被迫依靠民间借贷来为公司员工发工资。

为了早日摆脱困境,2016年,他带着精心准备的PPT四处游说,吸引投资。

“当时,能够赏识我们的只有协鑫。当时,协鑫主动找到我们,经过谈判,最终收购了惟华光能58.5%的股权。”范斌回忆说。

如今回顾这场收购,协鑫在企业巅峰期进行的一次颇具前瞻性的技术储备,为其日后应对行业大变局时多了一个选择。

但这场收购却并非一帆风顺。彼时,光伏行业仍是多晶硅的天下。作为多晶之王,保利协鑫当年营收超过220亿元。事实上,直至去年,该公司仍然是全球最大的硅片生产商。

但形势早已生变。就在收购当年的上海国际太阳能光伏展上,隆基绿能总裁李振国正式向多晶阵营发起正面攻势。他承诺,隆基单晶硅片与多晶硅片的价差将缩小至0.6元/片之内,以确保与后者具备相同性价比。

此后数年间,由于国家“领跑者”计划的政策助力,以及金刚线切割技术、PERC技术等技术革命,单晶与多晶的市场份额呈此消彼长之势。

业界普遍认为,今年将是单多晶市场份额逆转的一年,在中国和全球市场,单晶的比例都将突破50%。

嗅到危机的协鑫人开始着手多元化的技术积累。除了布局单晶,他还把触角伸向晶硅之外的新领域。

顺利渡过生死难关后,范斌终于可以重新专注于技术研发。经过三年攻坚,今年2月,协鑫纳米率先在业界建成10MW钙钛矿组件中试产线。

就在协鑫纳米取得突破之时,光伏行业却因补贴拖欠而深陷困境。在此背景下,协鑫新能源选择与央企共舞的消息曾一度引起业界震动。

但即便如此,协鑫集团也从未放弃对协鑫纳米的支持。协鑫纳米的钙钛矿技术产业化目前在全球范围内遥遥领先,也充分体现了一直保持技术领先的协鑫集团的独到眼光。

“我们这两年最重要的事情就是将接下来的100MW钙钛矿产线做好。届时,光伏组件面积将扩大至1m ×2m,效率将提高至18%以上。”范斌透露。

他继续称:“由于钙钛矿组件的温度系数仅为-0.001%,而晶硅是-0.37%至-0.41%,在50度左右的工作温度下,标称效率为18%的钙钛矿组件实际功率会高于标称效率为20%的PERC单晶组件。”

这一连串专业的数字折射出范斌对钙钛矿技术的信心,但业界对钙钛矿的发展前景却保持谨慎乐观。

一位从事钙钛矿行业的人士分析:“想要实现钙钛矿产业化,需要全行业对钙钛矿的共同努力。一条产线实现量产容易,但想要替代晶硅,还任重而道远。”

不过,如果能尽快完成这条产线,未来,协鑫纳米将成为世界首个完成钙钛矿太阳能电池产业化的企业。

数年前布下的这个新棋局,能否让协鑫再次崭露头角仍有待技术、市场及时间的考验,但可以肯定的是,谁也无法忽视并阻挡新技术所蕴藏的巨大迸发力。

来源:角马能源

作者:师雨菲

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