光源资本薛玲:钙钛矿量产在即,大面积高效率单节电池为行业第一性问题|光源观点

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钙钛矿技术上,短期核心关注大面积基础上的转化效率,长期关注产品一致性与成本。
叠层是钙钛矿的长期趋势,但解决单节钙钛矿产品是行业的第一性问题。
我们核心关注两类公司:一具有系统化能力,二是能在核心环节有突破。
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薛玲
光源资本 董事总经理
专注于科技、制造、碳中和、软件等领域,同时负责光源资本与光源成长基金的整体风控。主导了货拉拉、丽豪半导体、协鑫光电、树根互联、三一重卡、模德宝、丰疆智能、新扬新材、AfterShip 等企业的成长期与中后期融资。拥有多年投资并购经验。曾供职于腾讯集团财经线投资并购部,为腾讯4级专家,深度参与腾讯产业基金/腾讯创业基金近百个战略投资与并购交易,累积交易金额超过50亿美元。曾任职于普华永道会计师事务所,协助多家 TMT 高科技企业在香港、美国成功 IPO。本科毕业于厦门大学会计系,获厦门大学 MBA 学位。拥有中国注册会计师执业资格。
钙钛矿太阳能电池是指利用钙钛矿结构材料作为吸光材料的太阳能电池,是未来最有潜力的太阳能电池技术之一。现阶段光伏核心材料晶硅的转化效率已经达到天花板,晶硅组件的量产上限效率只有22%,理论效率上限是29.3%,而钙钛矿实验室单节转化率可达到26%,理论效率可以达33%,叠层理论上可到45%,潜力空间巨大。一旦实现大规模产业化,钙钛矿电池将成为晶硅电池强有力的竞争者。
技术指标:
核心关注大面积基础上的高转化率
钙钛矿的转化效率是行业关注度最高的指标,这一指标需要放在足够支撑商业化的大面积之上,才有实际产业意义。大面积制备是钙钛矿最大的挑战之一,也是商业化应用的最基础要求。大面积之下均匀性与电阻率的影响更为显著,对转化效率的负影响成倍数提升。只有各个工艺环节都做到足够好,才能确保大面积仍能保有足够好的转化效果。
从具体的工艺环节来看,大面积钙钛矿组件最大的瓶颈在结晶环节。结晶是钙钛矿生产工艺中特有的环节,也是最重要的环节,其效果受配方、工艺以及设备等多方因素共同决定。结晶的效果好坏最终还体现在转化率、良率上,它也是未来钙钛矿突破18%转化率的关键卡点。大面积钙钛矿组件的生产更是要求确保所有工艺参数在时间与空间上保持一致性,这也对厂商的整套设计提出了更高的要求。协鑫光电在结晶环节的设计思想也迭代了多个版本,已逐步形成了独有的工艺与壁垒。
据协鑫光电创始人、CEO 范斌介绍,从大面积钙钛矿组件的转化效率这一指标来看,协鑫光电在全球范围内遥遥领先。协鑫光电于2019年完成了面积为45cm×65cm的钙钛矿组件效率认证,经全球最权威的光伏组件商业认证机构 TÜVRheinland 认证,效率达15.31%。截至目前,没有一家厂家可以达到协鑫光电2019年的水平。与协鑫光电这一面积认证最接近的是日本的松下,尺寸为30cm×30cm,但也只有协鑫光电的一半大小。
长期来看,产品的一致性、良率、产能效率等也构成市场竞争中的重要指标,它们在未来将成为降低成本、提升竞争力的重要因素。
技术方向:
叠层是长期趋势,单节是根基
研究证明,单节钙钛矿在转化率方面,无论是理论极限值,还是产业化实践,都难以突破30%,而叠层电池的理论极限值最高可达50%,未来存在巨大进步空间。短期来看,钙钛矿/硅叠层为主要技术路线,长期来看,纯钙钛矿叠层将会是未来的主流。
但目前市场上有一种误区,在单节面积和转化效率问题尚未解决的情况下直接在晶硅表面叠加钙钛矿涂层。一方面,成熟晶硅层在转化效率上的增益掩盖了钙钛矿层实际转化效率低的问题,另一方面,晶硅表面有巨大的起伏,并不适合钙钛矿生长,需要采用特殊的工艺,使钙钛矿适应晶硅表面,但这些特殊工艺本身会降低钙钛矿的转化效率。
以牛津光伏为例,它的1平方厘米的叠层钙钛矿能实现29.3%的转化率,但计算下来,晶硅的贡献率大约为12%,钙钛矿则只贡献了17%,转化率明显低于该尺寸市场平均水平。无论未来叠层的路径如何选择,解决单节钙钛矿产品依然是行业的第一性问题。在这基础之上,对晶硅层或钙钛矿层进行串并叠加,才能有效解决利用现有成熟晶硅产能以及突破未来叠层转化率天花板的问题。
此外,在制备工艺方面,蒸镀会是一个探索性的方案。它的优点是均匀性好,能实现很好的精度控制。缺点是价格贵:蒸镀设备要求在高真空环境下作业,设备通量较小,导致单机产能低,价格贵。未来如果供应商能平衡好精度和成本,蒸镀可能会成为一项比较有应用前景的工艺。
未来投资机会:
核心关注两类公司
当前钙钛矿技术远未到技术天花板,相关技术、配方、设备以及制备工艺等仍处在快速迭代期,产业链上下游仍有大量机会可以把握。光源资本董事总经理薛玲表示:“我们核心关注两类公司:第一类是具备系统化能力的公司:既需要有底层实验和研发能力,也需要有走出实验室的量产化工艺、设备、规模化生产、供应链管控等体系化能力;第二类是核心环节突破的公司:包括行业底层核心材料、工艺、设备等带来核心突破的公司,例如解决底层核心工艺的涂布、结晶等设备厂商,以及上游各类核心材料的厂商。此外,光伏是一个具有周期性的长赛道,要求核心团队有深刻的行业洞见和前瞻性,才能带领团队在研发方向、产业布局、产能规划等各方面做出正确的战略决策。”
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图片来源:虎嗅智库报告《钙钛矿光伏产业发展及对电力企业收益影响分析》