光伏电池,新技术引领能源转型丨热门赛道

创业   2024-11-23 09:03   中国  



行业定义

光伏电池(Photovoltaic Cell)是将光能直接转化为电能的半导体装置。光伏电池基于光电效应工作,当光照射到半导体材料(如硅)上时,光子能量激发电子,使其跃迁并产生电流。多个光伏电池可以串联或并联组装成光伏组件,用于太阳能发电系统。光伏电池广泛应用于地面电站、屋顶太阳能系统、空间设备等各种光伏发电场景。

根据中国光伏行业协会公布的数据,截至2023年底,全球电池片总产能达到1032GW,全球电池片总产量达643.6GW。据CPIA预测,2025年、2030年全球新增光伏装机有望分别达到462GW、587GW,其中国内新增装机有望分别达到237GW、317GW,占全球总装机比重约为51%、54%。当前,光伏行业在技术愈发成熟、生产效率不断提升的同时,竞争激烈、供需失衡、产业链价格持续下探等问题也逐渐凸显。

今年5月,在工业和信息化部电子信息司指导下,中国光伏行业协会在北京组织召开“光伏行业高质量发展座谈会”。提出鼓励行业兼并重组,畅通市场退出机制;加强对于低于成本价格销售恶性竞争的打击力度;保障国内光伏市场稳定增长。

7月份,工信部发布《光伏制造行业规范公告管理办法(2024年本)》(征求意见稿),继续引导光伏企业减少单纯扩大产能的光伏制造项目,避免低水平重复扩张。

10月18日,中国光伏行业协会官方公众号发布通告,光伏组件低于成本投标中标涉嫌违法,同时公布最低成本价0.68元/W。

降本增效是推动光伏行业不断发展的内在牵引动力,除了定价机制,另一方面,光伏的技术路线,各大企业都关注提高电池效率,实现更低成本更高产出。随着光伏各个产业链的日趋成熟,光伏电池片作为光电转换效率的决定性影响因素,是现阶段光伏产业链最核心的技术变革领域。

上游产业链主要涉及光伏电池片的基础材料生产与初步加工,核心是高纯度硅材料的生产和处理:

硅料生产:将天然硅矿提纯为光伏级高纯度硅料,主要包括多晶硅和单晶硅。

硅棒/硅锭制造:将硅料进一步加热和结晶,制成单晶或多晶硅棒/硅锭。

硅片切割:将硅棒或硅锭切割成超薄的硅片,作为光伏电池片的基础材料,切片的质量和厚度直接影响光伏电池的效率和性能。

中游产业链涉及光伏电池片的生产和制造过程,是光伏电池技术的核心环节:

电池片生产:对硅片进行扩散、刻蚀、钝化、镀膜、丝网印刷等处理,使其具备光电转换能力。主流的电池片类型包括PERC电池、N型电池、TOPCon电池、HJT电池等。

生产设备供应:包括扩散炉、刻蚀机、镀膜机、激光刻划机等精密设备,这些设备直接影响电池片的光电转换效率和良品率。

下游产业链是光伏电池的组装、应用和市场终端,主要包括组件制造、系统集成和电站建设:

组件制造:将电池片串并联并封装成光伏组件。组件封装材料(如玻璃、背板、EVA胶膜等)和工艺决定了组件的稳定性、耐用性和输出性能。

光伏系统集成:将光伏组件与逆变器、电力管理系统等结合,形成完整的光伏发电系统,用于地面、屋顶和分布式发电应用。

光伏电站建设与运维:包括光伏电站的规划、安装、运维和储能管理,保障系统长期稳定运行。

光伏发电的效率和成本约等于光伏电站的效率和成本,而光伏电池片是建设光伏电站的重要组成部分,对电站的效率和成本起决定性作用。因此,降低光伏发电成本的关键在于光伏电池片。根据不同的衬底材料,光伏电池片可分为单晶PERC电池片、单晶电池片、单晶硅太阳能电池片、多晶电池片和非晶体电池片等。

其中,单晶硅太阳能电池片是目前发展最快的类型,其结构和生产工艺已经成熟,产品广泛应用于空间和地面场景,这种电池片的原料为高纯度的单晶硅棒。同时,伴随中国光伏企业持续加大技术研发力度,钙钛矿太阳能电池等新型电池技术崭露头角,TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)、HJT(异质结)等高效电池技术也逐步走向商业化应用。

睿兽分析整理近年来光伏电池相关公司的融资情况,融资事件数与事件金额均整体呈先上升后下降趋势,19年至22年其融资事件数保持稳定增长,于22年事件数与事件金额均达到近年最高,发生73起金额达470亿元22年到24年11月,融资事件数呈下降趋势。



相关企业

现象光伏

深圳现象光伏科技有限公司成立于2022年8月,是一家专注于定制化钙钛矿光伏模组的提供商。其致力于新型太阳能电池的研发和制造,为客户提供包括单结高性能钙钛矿模组、光伏建筑一体化(BIPV)电芯或幕墙、四端和两端钙钛矿、晶硅叠层电池组件等产品。

现象光伏专注于钙钛矿新材料开发,拥有独创的功能材料和制备方案,结合先进高通量AI新材料开发平台,不断增强材料设计与合成能力,持续研发出更适合产业化的钙钛矿材料。同时,现象光伏携手多个海内外高校和科研院所,以及行业领先的设备供应商,共同为钙钛矿的性能提升助力。

现象光伏还拥有行业领先的钙钛矿叠层技术,通过引入自身开发的功能材料、结合行业领先设备供应商合作的新型叠层设备,积极解决行业在钙钛矿叠层整片产业化的痛点。目前,现象光伏在深圳市南山区建立了国内顶尖的钙钛矿薄膜光伏研发中心。

2024年10月,现象光伏宣布完成数千万元Pre-A轮融资,本轮融资由力合科创投资,资金将用于进一步加大公司的科研投入并促进成果转化。


益恒光伏

淮南益恒光伏科技有限公司成立于2023年9月,是一家集光伏电池与组件研发、生产、销售为一体化解决方案的新能源公司,公司专注于异质结及异质结钙钛矿叠层新型高效电池与电池组件技术创新。

益恒光伏在异质结钙钛矿叠层电池领域取得了三项重大技术突破:氧化纳米粒子涂膜技术实现了钙钛矿薄膜的极致均匀覆盖;分子铁电原位钝化技术有效提升了电池的光电转换性能与长期稳定性;低浓度过饱和溶液体系成功生长出晶圆级单晶钙钛矿薄膜,解决了稳定性差的技术瓶颈。这些技术创新不仅提升了产品的性能,也为公司的市场竞争力奠定了坚实基础。

目前益恒光伏正在建设异质结叠层高效电池生产基地。该项目总投资约66亿元,规划总用地约538亩,一期将新建2.4GW异质结叠层高效电池生产线及100MW钙钛矿叠层电池中试线。

2024年9月,益恒光伏完成了亿元级天使轮融资,本轮融资由桉树资本独家投资。本轮资金将主要用于异质结叠层高效电池项目的投产和日常运营。


光晶能源

广东光晶能源科技有限公司成立于2022年5月,是一家钙钛矿太阳能电池组件研发商,致力于高效率、长寿命的大面积钙钛矿太阳能电池组件研发和量产。采用基于狭缝涂布的全印刷技术,有望实现类似当年印刷机的效果,低成本、高效快速地生产制备钙钛矿组件,有利于钙钛矿技术快速普及。

为了降低钙钛矿晶体无序生长的影响,光晶能源研制出独家钙钛矿墨水配方。通过调制钙钛矿墨水配方,涂覆过程中并不会生成钙钛矿晶体。在生成结构紧密的膜后,于退火过程中再通过反应使其生成致密的钙钛矿晶体,因此可以避免干燥过程中钙钛矿晶体无序生长的痛点。同时,该墨水技术可以实现连续狭缝涂布,大幅提升生产效率。

2024年8月,光晶能源宣布完成了A+轮融资金额上亿元,由鼎峰科创领投,银润资本跟投,老股东启明创投、鼎祥资本超额追加投资。本轮融资为切实解决大规模连续生产的各项工程问题,提升产能、良率,准备GW级量产,提供了充足保障。2022年8月,其完成3000万元天使轮融资,由正轩投资领投,创新工场、鼎祥资本跟投。2023年7月,光晶能源宣布完成1.6亿人民币A轮融资,所得资金主要用于100MW钙钛矿中试线建设,并继续推进技术研发,优化工艺,提升组件综合性能。



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