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此次大会汇集来自产业界和学术界的专家和领导者,分享全球和中国钙钛矿学术与科研最新进展,关键设备和耗材,钙钛矿产业化技术路径、钙钛矿电池的应用市场潜力与应用前景、钙钛矿和叠层电池转换效率、稳定性与测试标准等议题在实际应用中的进展和经验,促进该技术的产业化进程,提升产业整体竞争力,为钙钛矿太阳能电池行业持续发展提供交流碰撞的后援支持。同时也为业界提供更广泛且具深度的议题研讨,帮助推升产业链各企业之间的互动与合作。
在本次大会上,昆山协鑫光电 总经理 田清勇发表了题为《钙钛矿光伏产业化进展与未来市场前景预测》的演讲。
田清勇(昆山协鑫光电 总经理)主要展示了公司在钙钛矿太阳能电池技术方面的快速发展和经济性优势。自2013年成立以来,协鑫光电已成功从OPV转型至钙钛矿技术,并在组件尺寸与效率上实现显著提升。公司已获得2平米级别钙钛矿组件的IEC61215认证,并与华能、山东能源等建立战略合作,计划建设4MW的钙钛矿示范项目。展望未来,协鑫光电将持续提升组件效率,并推动GW级叠层产线的建设,以加速钙钛矿光伏技术的商业化进程。
以下是演讲全文:
尊敬的各位同仁,大家上午好!
非常感谢大家的参与,也感谢主办方的热情邀请。这次会议让我们有机会与众多产业链上的合作伙伴深入交流。其中包括上午主持会议的曹博士以及刚才作报告的彭总,他们都与我们有着长期的合作关系。上午的会议中,娄博士也为我们提供了宝贵的ALD源支持。这个平台不仅为我们提供了交流的机会,也是一个探讨问题的良好场所。下面,我将为大家介绍一下我们昆山协鑫光电材料有限公司在钙钛矿产业化方面的进展。
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近两年,谈及钙钛矿光伏技术,行业情绪较为复杂。尽管如此,行业分析师指出,目前正处于转折点,很快将迎来好转。以下图表展示了全球各地光伏系统的成本构成,我们重点关注的是组件在整个光伏系统中的成本占比,这些数据表明,随着光伏组件价格的下降,组件在系统中的成本比例正在逐渐减少。与此相反,除了组件之外的电站系统成本占比在不断增加,这是我们面临的主要应用场景——地面电站的行业背景。
光伏组件价格的下降导致其在整个系统中的成本占比越来越低,这反映出光伏组件在系统总成本中的份额正在减少。与此同时,其他系统成本,如安装、土建、电气设备等的成本占比却在上升。这种变化意味着,随着组件成本的进一步降低,系统其他部分的成本控制变得越来越重要。
提高转换效率 是未来光伏降本的核心
根据我们的计算,在当前的边界条件下,每提高1%的转换效率,将会带来一定的系统成本下降。在中国,这意味着每瓦组件成本可以降低五分钱;在日本降低成本的效果更加明显,可以到0.2元/w。在全产业链亏损的情况下,晶硅组件价格0.80元/w,0.05-0.20相当于晶硅组件降价6%-25%.然而,当效率提升至更高水平,如25%以上接近30%时,边际效益会有所减少,但总体趋势依然不变。
作为第三代光伏电池技术,钙钛矿可持续迭代且可设计性极强
极电的技术顾问在之前的报告中详细介绍了如何选择稳定的钙钛矿材料体系。钙钛矿相较于常用的晶硅技术,其特点在于材料的可设计性。通过不同的混合阳离子和混合的卤素离子体系,可以调整钙钛矿材料的特性,优化材料的带隙宽度,提高光电稳定性和组件效率。此外,钙钛矿材料还具有可掺杂性,可以通过添加特定材料进一步优化性能。这些特性使得钙钛矿电池在研发上有多种技术路线,每年有大量的论文致力于材料和结构的设计。
钙钛矿叠层电池:效率天花板高,提升效率的唯一可行路径
晶硅技术目前接近效率的天花板,最新的BC电池技术也只是在传统的TOPCon技术基础上提高了约1%的转换效率,量产水平达到25%。相比之下,钙钛矿单节电池的实验室效率已达到27%,理论上限更是超过了30%。更为重要的是,钙钛矿与晶硅叠层技术可以进一步提高效率,理论上可达43%。目前,实验室已实现接近35%的转换效率,为产业发展打开了广阔的空间。
大家的竞争模式也不再是像现在的晶硅电池,因为到了技术的天花板情况。大家卷的是产能,卷的是现场管理,卷的是供应链管理这方面。钙钛矿电池会到更高的一个维度,我们卷的是技术突破,而且钙钛矿它的产品特性,也可以带来更多的应用场景。比如说可以做柔性的电池,可以做弱光应用的产品,这一块也都可以打开更多的想象空间。
但作为光伏最主要的应用场景,大规模光电电站,我们的最主要的一个途径还是要提高效率。提高转换效率不仅可以降低系统成本,还能减少占地面积、人工成本以及其他辅助设施的投入。因此,提高效率成为了钙钛矿光伏技术发展的重要方向。例如,对于一个100兆瓦的电站,如果组件效率提高1%,那么所需的组件数量将减少,进而降低了安装成本和土地占用。
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昆山协鑫光电材料有限公司成立于2010年,由一群志同道合的同学创立。最初,我们专注于OPV技术,但因其成本较高且稳定性不足,2013年的时候转向了钙钛矿材料。2014年,我们将原本用于OPV的生产线改造为钙钛矿生产线,并于2019年成功制作出一千多平方厘米的组件,效率达到15.3%。2021年,我们在昆山建设了100兆瓦的量产实验线,尺寸为1米乘2米,是行业首款产业化尺寸的钙钛矿组件。经过不断努力,单结电池效率从最初的10%提升至2023年的18%,并在今年年初达到了19%。预计今年底,我们将实现接近20%的组件效率。
昆山协鑫光电材料有限公司自成立以来,一直致力于钙钛矿光伏技术的研发与产业化。从最初的小面积实验室电池到如今的大面积组件,我们见证了钙钛矿技术的快速发展。特别是在组件效率方面,我们通过不断的工艺改进和材料优化,实现了显著的提升。这不仅体现了我们团队的专业能力,也为公司未来的发展奠定了坚实的基础。
目前,公司拥有近200名员工,其中研发人员占比超过80%。经过多年的努力,我们已经在大面积组件的工艺上取得了显著进展。通过对比不同尺寸组件的效率差异,可以看出,随着技术的成熟,效率差距正在缩小。鉴于单节钙钛矿电池在市场上面临与晶硅电池相似的成本竞争压力,我们选择了叠层技术路线,以提高效率并获得竞争优势。
研发团队的高比例反映了我们对技术创新的重视。无论是材料科学的基础研究,还是生产工艺的优化改进,都离不开专业人才的支持。正是由于团队的不懈努力,我们才能够在短短几年时间内实现从实验室到产业化的重要跨越。特别是在叠层技术方面,我们通过与晶硅电池的结合,不仅提升了组件的效率,还增强了产品的市场竞争力。
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基于现有的大面积钙钛矿成膜经验,我们决定与晶硅电池进行叠层。这一方案不仅易于实现,而且能够显著提高组件的整体效率,从而避免和晶硅直接内卷的局面。我们已成功制作出效率达26%以上的叠层组件,并计划在未来进一步提升效率,使其更具成本竞争力。叠层技术的不同实现方式各有优劣,我们将继续探索最佳方案,以降低成本并提高产品稳定性。
2024年4月,@1.71平米叠层组件26.36%效率,获得国家计量院认证。
2024年6月,@0.21平米叠层组件27.34%效率,获得国家计量院认证。
叠层技术通过结合不同材料的优点,实现了效率与稳定性的双重提升。我们相信,未来的话随着叠层技术的水平进一步提高,叠层组件效率进一步提高。我们甚至可以在组件端,把叠层组件每瓦的成本和现在的晶硅组件成本做到一致甚至做的更低。因为我们有固定的物料投入、工艺设备折旧,只要功率我们可以做的更高,成本就可以做的比晶硅更低。为此,我们将继续投入资源,优化叠层工艺,争取早日实现商业化应用。
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2024年5月我们获得国际认证机构TUV莱茵的IEC61215认证。当然除了实验室加速老化测试,由于实验室条件和实际使用条件存在差异,而且钙钛矿组件和晶硅相比中间缺乏一个分档的过程,所以它的一致性不会有晶硅那么好,所以大规模的示范项目也是检验产品稳定性的关键。我们与华能在青海合作的示范项目正在进行中,希望通过实际应用进一步验证产品的性能。此外,我们也与其他企业和研究机构包括与山东能源、中科院青岛所、港华能源达成战略合作签订了合作协议,共同推进钙钛矿光伏技术的商业化进程。
示范项目不仅有助于验证产品的稳定性,还能为后续的规模化生产提供宝贵的经验。通过实际运行的数据反馈,我们可以及时调整工艺参数,优化产品性能。此外,与行业伙伴的合作将进一步推动钙钛矿技术的产业化进程,实现共赢的局面。
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关于未来规划,很幸运我们是经过大家努力,我们在前面的几年的规划都实现了目标。包括今年的规划,我们甚至是提前完成了我们的目标。今年我们已经提前完成了大尺寸组件效率做到26%的目标。然后明年我们要把新落地的1.2米*2.4米的产线的组件效率做到27%。然后也要做好相关的一个产品认证,包括稳定性认证,然后还要做一些示范电站。
好,谢谢大家。