风口上的钙钛矿：领军人直陈痛点，产业化到底走到了哪一步|全球视点
来源：第一财经 2023-04-29 17:05:15
过去一年，被称为光伏0-1颠覆性技术的钙钛矿，几次三番站上资本市场的风口浪尖，尝尽“冷”与“热”。
被寄予厚望的钙钛矿引来产业资本、创投基金等先后入局，赛道高温难降。2022年10月，纤纳光电完成D轮融资；2022年12月，协鑫光电完成5亿元B+轮融资；2023年3月，极电光能完成数亿元A轮融资。
也不乏被“搅局者”搞臭了名声，跌入冰点。自今年2月中旬奥联电子（300585.SZ）暴雷起，同花顺钙钛矿电池概念股的股价一路下探，从1092点一路跌至887点，仅在短短两个月内就跌去两成。
(资料图)
2023年已过去三分之一，二级市场回归平静，钙钛矿产业化走到哪一步了？所谓的颠覆晶硅体系的第三代光伏电池技术，在量产上还要哪些瓶颈亟待解决？
国海证券在最近的研报中指出，2022年是钙钛矿产业化元年，2023年至2024年扩产加速，或将出现更多百兆瓦级产线投产、部分吉瓦级产线招标，2025年将步入成熟商业化阶段。
带着这些问题，经过实地调研结合线上采访，第一财经记者与多家钙钛矿头部企业负责人沟通后发现，这些“先行者”多在规划建设或调试完善百兆瓦级的中试线，并为吉瓦级产线冲刺做准备。
站上“C位”的技术颠覆性到底在哪里
钙钛矿是指一类陶瓷氧化物柔性材料。利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池，被称为钙钛矿型太阳能电池。
太阳能电池可大致分为晶硅电池、薄膜电池、钙钛矿电池等。作为第三代新型太阳能电池，钙钛矿电池被认为是最具潜力和颠覆性的新一代光伏技术。相较目前光伏行业主流的晶硅技术，钙钛矿技术的颠覆之处首先体现在光电转换效率方面。
现阶段，光伏核心材料晶硅的转化效率已经达到天花板。
根据前瞻产业研究院数据，晶硅电池理论极限效率为29.43%，TOPCon电池理论极限效率为27.5%，HJT电池理论极限效率为28.2%至28.7%。
而相较晶硅技术，钙钛矿技术的转换效率天花板更高。钙钛矿电池当前实验室单结转化率可达26%，理论效率可达33%，叠层理论上可到45%。
“从效率提升的角度讲，晶硅和钙钛矿叠层是必由之路。”协鑫光电创始人、CEO范斌日前在接受第一财经记者专访时表示，2017年日本Kaneka公司的单结晶硅（HBC）电池效率纪录转换效率为26.7%，2022年国内企业刷新到26.8%，花了五年的时间涨了一个点。
除去转换效率上颠覆性的提升，钙钛矿工序的大大缩短也是另一颠覆性亮点。
“不同于晶硅庞大漫长产业链，钙钛矿的产业链比较短，主链条在一个工厂能就能完成。”极电光能副总裁姜伟龙告诉第一财经记者，比如钙钛矿工厂采购进厂的原材料是大宗的化工原料，出厂的就是可以装到电站上的钙钛矿光伏组件。其他的方面比如制造装备是需要外部采购的，还有其他的辅链包括相关原材料、靶材、下游的应用方等。
据记者了解，晶硅电池的制备从硅料到组件至少经过四道工序，单位制程需要三天以上，同时需要大量人力、运输成本等。相较而言，钙钛矿组件可在单一工厂完成生产，原材料经过加工后直接成组件，没有传统的“电池片”工序，进而缩短制程耗时。
光伏头部企业的布局分化
钙钛矿电池可分为单结电池与叠层电池，目前产业中单结电池占据主流。
从行业竞争态势来看，目前各类玩家的侧重点不同，布局单结钙钛矿的头部企业如协鑫光电（协鑫科技旗下，3800.HK）、极电光能等。
2021年9月，协鑫光电建成全球首条100 MW钙钛矿组件量产线，组件尺寸1m×2m。
2023年1月18日，协鑫光电获得由中国质量认证中心颁发的钙钛矿组件BIPV光伏玻璃3C认证证书，通过耐湿性、耐热性、耐辐照性能、落球衝击剥离性能、霰弹袋衝击性能等测试，成功拿到进入国内BIPV市场的“通行证”。
起源于长城控股集团的极电光能于2018年开始钙钛矿的技术研发。按照极电光能的规划，该公司GW级钙钛矿产线以及配套将于2023年启动建设，总投资超30亿元，预计2026年产能将达到6GW。
3月31日，范斌在协鑫科技业绩说明会上公布钙钛矿产线的最新进展。他表示，“我们钙钛矿100兆瓦的产线是2021年9月到位的，当时的规划是，两年左右的时间把这条线跑通，即到2023年的年底达到18%的效率。最近我们的效率已经达到16%，也就是说今年18%的目标有很大把握可以完成。
相对单结玩家，目前行业内布局钙钛矿叠层技术的玩家主要是晶硅大厂。
截至目前，已吸引光伏头部企业如隆基绿能（601012.SH）、晶科能源（688223.SH）、通威股份（600438.SH），新兴企业如宝馨股份、华晟新能源、跨界厂商如杭萧钢构、聆达股份等进行技术布局。
从技术方向看，叠层是长期趋势，单结是根基。
“晶硅大厂聚焦的是叠层技术，比如晶硅叠钙钛矿这种叠层技术，而我们是定位于钙钛矿单结电池。晶硅厂的考虑是延续晶硅产线的价值，如果能突破叠层的话，晶硅技术能实现无缝衔接的延续。”姜伟龙告诉第一财经记者。
单结钙钛矿产品依然是行业的第一性问题。姜伟龙向第一财经记者表示，一方面钙钛矿叠层的技术难度比钙钛矿单结更大，另一方面叠层技术要想成熟，绕不开单结的核心技术难关。我们把单结作为产业化的重点，同时对叠层做一些研发性的布局。
一位业内人士告诉第一财经记者，对于晶硅厂家来说，钙钛矿是一个新技术，他们可能对多种光伏新技术都有专门的研发团队来做研发布局，钙钛矿只是研发布局的方向之一。这样看，他们在钙钛矿上的研发投入相对有限，产业化的决心也很难下。“毕竟现有晶硅的产能巨大，要对一个新技术走出产业化的一步，（中间）需要一个漫长的决策过程。”
“钙钛矿是在趟无人区”
记者与多家钙钛矿企业团队负责人采访交流后发现，现在行业的核心痛点之一在于，近两年内没有设备厂家能提供整套的生产线。
“钙钛矿是在趟无人区，没有一条现成的路可以走。”范斌告诉第一财经记者，从设备到工艺到材料都需要原创开发和整个体系的配合，需要包括供应商、设备供应商、材料供应商以及解决方案供应商的配合。
蒋伟龙也持与范斌相似的观点。他认为，不同于晶硅产业链，钙钛矿作为新技术，产业链需要慢慢培育，现在生产线的设备需要分别从不同厂家采购，主要包括真空镀膜设备、溶液涂布设备、激光设备、封装设备这四大类。其中前三类设备，尤其是真空镀膜设备和溶液涂布设备的难度比较大。另外，考虑到钙钛矿工艺的复杂度，工艺包的难度可能相较晶硅更高一些。
除去产业链培育，钙钛矿电池寿命和大尺寸的问题也是亟待解决的痛点。
上述业内人士告诉第一财经记者，大面积和效率的问题是钙钛矿产业化过程中的一大难点。这之中既有工艺的问题，也是工业和设备结合的问题。
第一财经记者从极电光能了解到，在大面积的问题上，目前国内三条中试线的核心任务就是在大面积上解决工艺和设备的问题，预计今年在大尺寸上、平米级尺寸上会取得突破性的项目成果。目前在工程层面已经有一些初步成果，下一步需要在实际场景下，在户外实证电站上进行进一步验证，逐步完善包括行业的测试标准、培训的测试标准以及标准体系的建设。”
在稳定性方面，协鑫光电表示，目前大多数先进实验室已经可以实现钙钛矿组件连续工作至少1000小时不衰减，协鑫光电100MW产线下线产品的使用寿命预计将超过25年。
范斌预计，2023年将钙钛矿组件效率提高至18%，并通过未来2~3年的努力，将钙钛矿组件效率达到22%。
姜伟龙预计，经过今年、明年这两年的时间会有更多的产品通过IEC的认证，钙钛矿产业化在大面积和稳定性上的痛点都会取得突破性的进展。
在这场钙钛矿行业竟备赛中，研发基础、人员储备和设备开发经验是企业实现突围的三大法宝。
在姜伟龙看来，未来如果想要在钙钛矿这个行业内胜出，应当具备以下几点竞争优势，比如具备实验室研发基础，具备完善的人才团队建设，平米级产线的经验积累以及一定的设备开发能力，至少要对专业设备厂家提出设计和定制化要求。
不过，先发优势也是企业在未来是否能在行业内实现突围所不可忽略的变量。
上述钙钛矿企业人士告诉记者，一个技术发展，在实验室阶段和产业化阶段的发展节奏和速度不一样，在研发阶段相对比较慢，所以在研发阶段作为“后来者”想要追“先发者”的话相对比较好追些。产业化阶段是一个加速的阶段，因为有资本资金的推入、人才的聚集和市场端的推动，所以到产业化阶段，企业的先发优势会越来越大。
钙钛矿量产在即，光源资本董事总经理薛玲公开表示，核心关注以下两类公司。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。
