光伏巨头竞相布局钙钛矿 上下游企业积极跟进配套
郭晨凯 制图
近期，上海证券报记者多方采访了解到，下一代光伏技术钙钛矿已广泛被光伏界看好。除了专研这项技术的创业公司之外，头部晶硅企业基本已组建团队开发钙钛矿-晶硅叠层电池。部分头部晶硅企业计划在未来3年内制造出叠层电池产品。
记者注意到，虽然产业前景巨大，但钙钛矿光伏产业目前尚未成熟。钙钛矿电池制造工艺百花齐放，钙钛矿光伏最优的产品形态也未有定数。
鹿山新材董事长汪加胜对记者表示，该产业还处在“从0到0.5”的阶段，若要实现“从0到1”的突破，尚需攻克电池寿命与稳定性、大面积组件制造等多项关键挑战。目前光伏界对“做钙钛矿”是明确的，但究竟“如何做”，还在摸索之中。
发展钙钛矿已成光伏行业共识
2024年年初，上海证券报曾报道，最近两年晶硅企业快速完成了“从质疑钙钛矿到理解钙钛矿，再到加入钙钛矿”的转变。预计2024年晶硅企业对钙钛矿技术的投入将有增无减。
记者近日从多家晶硅光伏企业了解到，晶硅光伏行业颇为重视钙钛矿-晶硅叠层电池的开发。部分晶硅企业公开了钙钛矿-晶硅叠层电池开发时间表。例如，晶科能源计划2026年开发出效率34.0%以上的钙钛矿/TOPCon叠层电池；东方日升计划2027年开发出功率850W以上、效率30%的钙钛矿叠层电池；通威股份预计在2024年建成钙钛矿-晶硅叠层电池中试线。
除了晶硅企业外，之前在钙钛矿研发中“唱主角”的“光伏新势力”——即没有晶硅产线“包袱”、纯做钙钛矿的初创企业，也在积极研发，竞逐产业领先位置。
4月22日，光因科技宣布登顶美国NREL最高钙钛矿组件稳态效率世界纪录榜。光因科技介绍，公司研发的大尺寸（光照面积1027.1平方厘米）钙钛矿太阳能电池组件，在NREL进行的最高效率点追踪输出（MPPT）的严格测试中实现了零衰减，其稳态效率认证达到19.2%，是NREL所有纪录中首个突破1000平方厘米级的钙钛矿单结大尺寸组件，成为目前世界纪录中最大面积、最高认证效率的钙钛矿太阳能电池组件。
钙钛矿既是“民营晶硅的比武场”，也是“能源央企的必争地”——某从事钙钛矿研发的能源类央企相关负责人曾在近期的公开场合给出这样的评价。央企对钙钛矿技术的关注度由此可见一斑。据记者了解，部分央企计划在今年扩大钙钛矿示范电站建设规模。
汪加胜对记者表示，发展钙钛矿已经成为光伏行业的共识。像隆基绿能、天合光能、晶科能源、协鑫光电、极电光能、纤纳光电等下游企业都在纷纷布局钙钛矿组件及电池的产业化。光伏企业希望在现阶段的光伏行情下，找到新的突破口。也许叠层电池在几年后就会掀起一场光伏电池技术的巨大革命。
汪加胜介绍，作为光伏产业链上的材料企业，鹿山新材积极跟进钙钛矿产业趋势，目前针对钙钛矿光伏开发的产品包括专用封装胶膜以及丁基胶。鹿山新材推出的热塑性聚烯烃封装胶膜可以实现钙钛矿的低温快速封装，具有高透光、高粘接以及高水汽阻隔性能，从而延长钙钛矿组件的使用寿命。目前这款胶膜已达到量产水平，在国内多家钙钛矿头部企业进入测试导入阶段。此外，鹿山新材开发的丁基胶产品已满足主要客户的性能要求，也在测试导入中。
设备企业推出整线解决方案
为新进入者提供便利
在新技术“淘金热”中，设备企业作为“卖铲人”，往往可先行感知下游建设的动向。记者了解到，不少设备企业积极开发钙钛矿生产设备，有实力的设备商还推出了钙钛矿制造整线解决方案。投资过多家钙钛矿公司的东岚集团董事长沈承勇对记者表示，整线解决方案降低了钙钛矿生产新进入者的门槛，与当下钙钛矿行业的发展阶段相匹配。这也折射出钙钛矿行业正在吸引更多企业进场尝试。
捷佳伟创相关人士近日公开介绍，公司已大举投入钙钛矿设备开发领域。捷佳伟创为钙钛矿行业提供三类整线解决方案，包括试验线、百兆瓦钙钛矿薄膜电池量产线、百兆瓦钙钛矿叠层电池量产线。从实验室到量产，从单结到叠层，捷佳伟创均“配套齐全”，希望为客户钙钛矿制造能力的持续发展提供支持。
先导智能联合旗下孵化的设备企业微导纳米（已上市）、无锡光导精密科技有限公司、江苏氢导智能装备有限公司，共同拼起“先导系”在钙钛矿产业关键设备上的全面覆盖。
记者了解到，与京东方合作紧密的合肥欣奕华智能机器股份有限公司正在积极开发钙钛矿蒸镀设备。此前京东方已宣布进入钙钛矿光伏行业。业内人士对记者表示，显示面板制造技术与钙钛矿制造技术较为类似。
不过，沈承勇对记者介绍，鉴于目前制造钙钛矿电池的工艺路线尚未确定，设备企业尚未大规模增加产能。
在效率之外
电池寿命和稳定性亦是关键
从公开信息来看，电池效率节节攀升是钙钛矿行业最常传来的“喜报”，投资者往往通过效率指标观察钙钛矿技术的进展。
不过，一个与效率同等重要的指标——稳定性（或“可靠性”，指随着使用时间的增加，电池效率不发生衰减）也亟待提升。记者在采访中发现，稳定性成为钙钛矿光伏的“短板”，是钙钛矿走向大规模应用的关键问题之一。
近期，一位大型晶硅企业钙钛矿研究负责人分享的一张“钙钛矿-晶硅叠层电池产业化路线图”显示，钙钛矿产业从萌生到成熟可划分为六个阶段。该负责人认为，目前钙钛矿产业主流已走过第一个阶段“理论研究阶段”，进入第二步“实验室提效阶段”。在“实验室提效阶段”，电池效率快速提升是明显标志，不断传出的钙钛矿光伏效率提升新闻正印证着这一点。不过该人士预计，再过一两年，这一阶段效率提升会进入平台期。
该负责人说，接下来的第三阶段“可靠性提升阶段”是一大难题。目前行业对于钙钛矿电池的可靠性研究相对滞后，并且缺少判定可靠性的标准和实测数据。在完成“可靠性提升阶段”之后，行业才可以进入最后三个阶段“量产工艺论证阶段”“量产放大阶段”和“持续降本增效阶段”，而量产放大对企业来讲是相对容易的。
记者了解到，目前的钙钛矿组件在使用一年后，光电转化效率可能衰减1至3个百分点，而长期的效率衰减表现尚未得到充分了解。效率衰减将影响下游客户对钙钛矿光伏的接受度。
去年，“光伏新势力”纤纳光电提出“稳效协同”概念，呼吁行业在关注组件提效的同时，也要注重提升稳定性。目前行业对稳定性的重视日益提升，不少企业在发表新的效率认证结果时，会强调稳定性表现良好，如前述光因科技发表的最新成果。
此外，不少企业还将稳定性挑战看作另一种机遇——稳定性标准的空缺，意味着有机会成为标准制定者。目前，国内企业正在推进钙钛矿组件稳定性相关标准的制定，有望让中国这项产业标准成为世界标准。
汪加胜对记者分析，除了钙钛矿电池寿命与稳定性问题这一目前最限制钙钛矿光伏发展的核心难题，钙钛矿光伏还面临着大尺寸制造问题，目前大尺寸钙钛矿组件效率还远达不到理论水平。此外，从钙钛矿组件封装材料看，其也还有很多提升空间。
总体来看，钙钛矿产业现在还处于“从0到0.5”的发展阶段。钙钛矿以及钙钛矿-晶硅叠层电池若要实现“从0到1”的突破，还需要解决如上技术瓶颈，并形成GW级以上规模化产能。沈承勇预计，未来几年市场会看到不少钙钛矿-晶硅叠层电池组件样品，但产业距离大规模量产尚有一段时间。