一、光伏钙钛矿发展空间广阔
1.1 钙钛矿简介
钙钛矿电池是第三代光伏电池技术,由ABX3型材料构成,具有优异的载流子扩散距离、荧光量子效率和载流子迁移率等优势,适合应用于光伏领域。主要结构分为介孔n-i-p型、平面n-i-p型和平面p-i-n型。
1.2 相比晶硅,钙钛矿效率和成本空间更为广阔
钙钛矿单节电池理论极限在31%,叠层电池理论效率极限在45%,远高于晶硅电池的26%+,具备更高的提升空间。钙钛矿生产成本也具备明显优势,预期量产后的组件价格在0.5~0.6元/W,约为晶硅产品的一半。
1.3 钙钛矿的材料稳定性是产业化的最大阻碍
钙钛矿材料的稳定性问题是制约其发展的关键因素,光、热、水、氧等因素会影响其稳定性,导致使用寿命短于晶硅电池。
二、钙钛矿赶超晶硅路径
2.1 晶硅与钙钛矿LCOE的对比
钙钛矿效率提升非常快,目前协鑫光电已量产1米*2米的钙钛矿单节组件,效率达到19.04%。未来规模化量产后,成本有望降低到0.5~0.6元/W,LCOE将与晶硅电池相当,实现对晶硅组件的替代。
2.2 钙钛矿寿命提升路径
通过严密的封装方式可以缓解水汽/氧气混入导致的问题,但光、热问题需要钙钛矿材料配方的进步来解决。改进方式主要为钙钛矿材料的改性、增加钝化层阻挡离子迁移、或者对电极材料进行修改。
2.3 钙钛矿效率提升方式
单节钙钛矿提升效率主要通过组份工程、添加剂工程、界面优化、光学性能优化等方式。叠层电池也成为高效利用光能提升电池转化效率的方式,分为四端叠和两端叠,四端叠技术目前与TOPCON叠加是更好的钙钛矿叠层方案。
三、钙钛矿可能会改变光伏竞争格局
3.1 钙钛矿的参与者及进展
非晶硅企业是钙钛矿的拓荒者,以单节钙钛矿或者纯钙钛矿叠层为主;晶硅企业进入钙钛矿领域较晚,努力将钙钛矿与自身晶硅电池的技术进行堆叠。
3.2 两类参与者的博弈方式以及可能的结果
非晶硅企业融资压力大,晶硅企业是钙钛矿产业化推动的主力军。未来或将看到晶硅企业收购具备技术优势但不具备资本优势的钙钛矿企业。
四、结论与建议
4.1 结论
钙钛矿目前依然处于早期研发阶段,距离大规模量产还需较长时间,需要解决材料稳定性问题以及规模化量产的工程问题,同时,也需要继续提升效率实现LCOE与晶硅达到平价。硅钙四端叠可以率先实现产业化,硅钙两端叠则需要晶硅企业解决叠层界面问题后逐渐产业化,远期来看,全钙钛矿叠层可能是不错的解决方案。非晶硅企业倾向于单节和全钙钛矿叠层技术,而晶硅企业倾向于硅钙两端叠。
4.2 建议
非晶硅企业可以加速推进单节/硅钙四端叠技术或者钙钛矿在C端应用场景;晶硅企业可以自研或者收购有技术优势的钙钛矿企业,加速硅钙两端叠电池研发。
风险提示:光伏行业竞争加剧,盈利压力下会减缓新技术的发展;钙钛矿技术无法突破稳定性问题,达不到晶硅光伏度电成本的水平。