隨著鈣鈦礦電池轉換效率的提升,產業化進程提速,未來有望改變光伏應用市場的產業格局。
近年來,隨著晶硅太陽能電池發展越來越成熟、轉換效率逐漸接近天花板,作為優勢儲備技術的鈣鈦礦太陽能電池逐步獲得業內重視。一直以來,鈣鈦礦量產穩定性痛點問題難以破解,阻礙了鈣鈦礦產業化發展。
在杭州纖納光電科技有限公司(以下簡稱“纖納光電”)聯合創始人兼CEO姚冀眾看來,鈣鈦礦電池光電轉換效率理論極限超過30%,有望成為新一代電池技術。目前鈣鈦礦已經徐徐拉開了大規模量產的序幕,纖納光電作為鈣鈦礦光伏技術領軍企業,已在鈣鈦礦組件的技術、效率、穩定性等方面取得突出成果,未來將進一步瞄準鈣鈦礦技術天花板,加速光伏行業發展。
鈣鈦礦α組件性能領先全球
纖納光電一直走在鈣鈦礦光伏技術前列。2022年5月,纖納光電發布了全球首款鈣鈦礦α組件,這也是全球范圍內的第一款實現量產和商業化銷售的鈣鈦礦光伏組件。
“鈣鈦礦太陽能電池是一種第三代的技術,相對于第一代晶硅技術,鈣鈦礦太陽能電池有一些天然優勢。一是材料成本非常低,二是在生產過程中的能耗非常低,這兩個優勢保證了鈣鈦礦太陽能電池在宏觀上具備產品競爭力?!币奖娊榻B,基于此,纖納光電的鈣鈦礦α組件具有功率高、穩定性好、制程低碳等系列特性。值得注意的是,對于傳統光伏組件而言,溫度越高,其轉換效率將會越低,但由于鈣鈦礦α組件有非常好的溫度系數,溫度越高,其轉換效率反而上升。這意味著,在夏天光線充足高溫的時候,鈣鈦礦α組件太陽能電池發電量將比傳統晶硅電池發電量更高。同時在弱光環境下,鈣鈦礦α組件的發電表現也更好。
“雖然鈣鈦礦α組件是一個新產品,但其成本目前已可以做到比傳統的晶硅光伏略低的水平,使最終的組件成本和發電成本略有優勢。因此,客戶選擇鈣鈦礦α組件應用于地面電站和分布式場景,能夠享受到較低的成本,性價比總體較高?!币奖姳硎?,目前,鈣鈦礦α組件的最大應用市場有兩個領域,一是光伏的傳統市場,包括分布式廠房屋頂和地面集中式場景,如沙漠、土地上的一些大面積電站;另一領域是與建筑等做一些結合應用,鈣鈦礦材料本身擁有的巨大優勢,能夠提供一些傳統光伏不能提供的產品附加值。
2022年7月,纖納光電的首批α組件在浙江衢州正式發貨,發貨數量為5000片,用于浙江省內工商業分布式鈣鈦礦電站。姚冀眾稱,目前,量產鈣鈦礦組件企業中纖納光電是國內唯一一家出貨售賣的企業?!皬膶嶒炇易叩疆a線,再從產線走到市場,我們一直堅持降低成本與提升高附加值并行,為鈣鈦礦組件實現產業化發展貢獻力量?!?/p>
解決穩定性技術難題
在此之前,鈣鈦礦組件的穩定性一直是全行業面臨的技術痛點,商用組件的穩定性全體系認證更是難上加難。在此背景下,纖納光電致力于破解鈣鈦礦組件的穩定性技術難題,為鈣鈦礦大規模商業化應用鋪平了道路。
“此前,業內普遍認為,鈣鈦礦材料較軟,或難以經受嚴苛的機械、濕熱等挑戰?!币奖姳硎?,對此,我們在材料體系上進行了創新,包括選用好的材料、篩選優質供應商、控制雜質、添加新的材料體系等。除了突破穩定性技術挑戰,不計成本地把太陽能組件做得穩定、做得高效之外,還以量產產品為目標,同時也考慮了產品的高經濟性和市場化應用。
據悉,鈣鈦礦α組件于去年5月發布之后,已在國內進行了多項示范工程和項目應用。去年底,鈣鈦礦α組件通過了國際電工委員會出具的IEC61215和IEC61730穩定性全流程測試。姚冀眾介紹,IEC61215和IEC61730是國際電工委員會出具的針對太陽能電池的最基礎的標準,也是行業內最重要的標準,意味著通過該標準測試的太陽能電池產品具備上市的前提條件。
“早在2019年12月,針對材料與工藝的前期測試,纖納光電首次通過了濕熱、溫度循環、UV老化及光老化測試4項IEC穩定性核心認證;2021年2月,又通過了鈣鈦礦組件穩定性多倍加嚴測試?!币奖姳硎?,當前,纖納光電已順利步入第二階段,成功通過百兆瓦級產線下線的鈣鈦礦商用組件穩定性認證。
姚冀眾強調,纖納光電的鈣鈦礦α組件通過了上述IEC兩項標準,意味著α組件在性能、穩定性、安全性方面已達到市場準入標準,制約鈣鈦礦大面積商用組件穩定性的行業痛點已被完全攻克。對于整個行業而言,經過了從實驗室到量產線10年的研發和試生產的過程,鈣鈦礦作為第三代光伏技術已打破諸多質疑,成功實現對外量產銷售,這也是全世界范圍內重大的里程碑事件。
未來將尋求更多突破
業內預計,隨著鈣鈦礦電池轉換效率的提升,產業化進程提速,未來有望改變光伏應用市場的產業格局。但與此同時,產業技術不斷突破現有“天花板”也尤為關鍵。
據介紹,目前,中國三峽集團、浙江能源集團、國家電網等央企國企已經在采購纖納光電的鈣鈦礦α組件,在太陽能電站上使用或測試。另外,鈣鈦礦可以提供晶硅所不能提供的顏色、輕薄、半透明等一系列不同選擇,在建筑或其他領域上大有用武之地。
姚冀眾提醒,光伏行業的更新和迭代速度非???,雖然一直以來,纖納光電在鈣鈦礦小組件上多次刷新世界紀錄,商業化的α組件也是同等尺寸下轉換效率最高的,但仍需要在產品的技術、工藝和功率等方面尋求不斷提升。在此背景下,纖納光電將瞄準鈣鈦礦組件技術、規模、生產、應用等領域,持續進行布局規劃,引領行業發展。
“當前,全球只有纖納光電一家能夠實現鈣鈦礦組件的量產,但目前我們的產能只有約100兆瓦,比傳統光伏市場300吉瓦的規模占比很小。因此,未來纖納光電將進一步擴大規模效應?!币奖娭赋?,事實上,在政府和各個環節的幫助下,纖納光電目前已進入產能擴張的快速階段,下一步將擴大到吉瓦級規模;與此同時,還持續降低原材料使用成本,例如,晶硅太陽能電池最常用的電極材料是銀電極,我們現在已經可以把銀電極完全替代成銅合金的電極材料,可以降低80%以上。
姚冀眾進一步表示,在市場端,纖納光電將不斷優化和研制符合各類市場準入條件和客戶需求的鈣鈦礦產品,持續提升產品成熟度和規模效應,把鈣鈦礦產業化發展推到更新的高度。