技術突破關鍵期,業內關于鈣鈦礦太陽能組件的效率競賽越來越膠著。
僅在本月內,就有多家企業公布了創出新高的效率數據。11月3日,隆基綠能宣布其晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率達到33.9%;11月23日,協鑫光電宣布1x2㎡鈣鈦礦單結組件光電轉化效率達到18.04%;11月27日,極電光能表示,其研發的1.2×0.6㎡商用尺寸鈣鈦礦組件全面積效率達到18.2%。
11月30日,協鑫光電再發重磅消息,其研發的面積為279mm×370mm的鈣鈦礦疊層組件效率達到26.17%,創造了新的世界紀錄。同時,協鑫光電表示,這是全球第一塊真正意義上的鈣鈦礦疊層組件。
近日,筆者就鈣鈦礦技術突破和行業發展問題,獨家專訪了協鑫光電董事長范斌。
范斌透露,11月30日發布的疊層組件是由鈣鈦礦疊TOPCon。“我們的疊層是組件對組件的疊層,先把大面積鈣鈦礦組件做出來,然后再疊晶硅組件。我們開創了一個全新的發展路徑。”范斌表示。
圖:協鑫光電創始人、董事長范斌博士
26.17%:晶硅效率的終點,鈣鈦礦的起點
去年11月19日,隆基綠能宣布其硅異質結電池效率突破26.81%。這是繼2017年日本公司創造單結晶硅電池效率紀錄以來,時隔五年誕生的最新世界紀錄,也是第一次由中國企業創造的硅太陽能電池效率的最高紀錄。
在范斌看來,預計晶硅組件的大規模量產效率將來很難超過25%。因此,范斌認為,26.17%的組件效率,是沒有任何一個晶硅技術能達到的高度,但是對于鈣鈦礦疊層組件來說,它僅僅是個起點。
范斌對鈣鈦礦效率的未來表示非常樂觀,“將來發展到成熟期,我們會看到30%以上,甚至35%以上的鈣鈦礦晶硅疊層組件。”
但范斌同時也表示,鈣鈦礦效率的提升在30%之前都是比較快的,每年可以提升1-2個百分點。但達到30%后,效率的提升難度會增加很多,效率增速將下降。范斌預計,超過30%后,鈣鈦礦的效率每年可能只能提升0.5個百分點。
不過,范斌對鈣鈦礦充滿十足信心。他告訴筆者說:到目前為止,在學術界還看不到比鈣鈦礦性能更好的光伏材料,“我想至少以后幾十年里面鈣鈦礦都會是行業主導。”
鈣鈦礦疊層市占率將達到100%
范斌表示,將來,鈣鈦礦疊層的組件效率會顯著高于晶硅單結組件,而單瓦成本將低于晶硅單結組件。因此,鈣鈦礦疊層組件對傳統晶硅單結組件的替代,將是完全徹底的。不用太久,鈣鈦礦疊層組件的市占率將達到100%。
范斌同時強調,疊層組件中也包含著晶硅。因此疊層對晶硅的替代,并不是對晶硅行業的替代,而是終端產品形式的一個迭代升級,是對傳統晶硅產業的賦能。
目前,TOPCon、HJT、BC,技術路線之爭不斷。對于晶硅-鈣鈦礦疊層組件里,將選擇哪一種晶硅技術進行疊加。范斌認為,未來誰的性價比更高,鈣鈦礦疊層組件就會選擇誰。“我們的疊層是組件對組件的疊層,所以我們不需要考慮電池表面電極情況等因素。”
不過,在上海交通大學太陽能研究所所長沈文忠看來,“6到8年后,不管是TOPCon還是HJT技術都會非常成熟。到那時,考慮到工序復雜性,以及和鈣鈦礦的兼容性,我傾向于認為HJT與鈣鈦礦的疊層電池更容易一些。”(點擊閱讀:《對話沈文忠:光伏技術路線百花齊放,誰主未來?》)
筆者注意到,相比于11月23日協鑫光電發布的效率18.04%的鈣鈦礦單結組件,此次發布的疊層組件效率有顯著提升。
對此,范斌表示,相比于鈣鈦礦單結組件,鈣鈦礦疊層組件優勢明顯。雖然疊層組件的單瓦成本上升,但組件效率的大幅提升可以攤薄光伏發電項目的系統成本。而由于組件在系統成本中的占比越來越小,降低系統成本已比單純降低組件成本更有意義。
預計2-3年實現產業化
對于鈣鈦礦產業化進程,范斌表示,按照協鑫光電的規劃,預計2-3年可以實現。范斌透露,協鑫光電目前正在進行C輪融資,以用于建設GW級產線,按照協鑫光電暫定的規劃,到2024年底,GW級產線將建成。
而對于克服產業化面臨的困難,范斌充滿信心。他表示,目前,鈣鈦礦的降本路徑已經非常清晰,主要分為三部分。
第一,產能投入下降。鈣鈦礦生產能耗顯著低于晶硅。可以預期到,在大規模量產實現的時候,鈣鈦礦的生產成本肯定顯著低于晶硅。
第二,擴產帶來的規模效應。目前鈣鈦礦很多原材料比較貴,是因為供應量還比較少。但隨著未來原材料供應量的提升,原材料的成本會顯著下降。
第三,效率提升帶來的成本下降。玻璃、靶材等的成本是按面積計算,因此,當效率提升時,單位面積上的功率提升,單位功率下的成本就下降了。
另外,針對行業關心的鈣鈦礦穩定性問題。范斌表示,提升穩定性,需要一個過程,需要更多的投入。但可喜的是,穩定性逐年提高的趨勢是非常明顯的。“我們堅信,隨著對鈣鈦礦材料認知的深入,以及工藝水平的提高,未來鈣鈦礦的穩定性肯定不會比晶硅差。”