光伏玻璃巨头跨界填补行业空白,薄膜太阳能电池换个title又回来了

NE人 2023-03-01
2361 字丨阅读本文需 6 分钟

近日,浙江嘉兴国家高新区王店产业园2023年一季度重点项目集中签约仪式举行。总投资超50亿元的12个项目在会上签约,其中就包括福莱特1GW薄膜太阳能光伏电池项目。

福莱特1GW薄膜太阳能光伏电池项目由光伏玻璃巨头——福莱特玻璃集团股份有限公司投资建设,计划在王店产业园投资建设1GW碲化镉薄膜太阳能电池项目,填补国内薄膜太阳能电池大规模量产化空白。

据介绍,项目总投资约30亿元,达产后预计年产值可达30亿元。

1、市场需求一拍即合

“目前,我国约有40%的工商业厂房和彩钢瓦屋顶缺乏承重能力,轻量化光伏组件可以有效解决这一痛点。同时,对于一些具有弧度的曲面屋顶,柔性组件也有独特的应用优势。”在日前光伏行业协会举办的薄膜太阳能电池应用及产业发展机遇研讨会上,浙江尚越新能源开发有限公司董事长任宇航表示,轻质化、柔性化将成为未来太阳能发展的趋势。

据南开大学光电子薄膜器件与技术研究所教授孙云介绍,目前,除去已经基本退出市场的硅基薄膜电池外,薄膜电池可分为碲化镉薄膜电池、铜基薄膜电池(铜铟镓硒、铜锌硒硫)和砷化镓叠层薄膜(柔性)电池、钙钛矿电池等几大类。其中,前三者已经实现商品化,钙钛矿电池则还需进一步解决稳定性问题。此外,诸如有机电池OPV、量子电池等其他电池尚处于基础研究阶段。

孙云表示,2020年前后,BIPV产业开始在全球范围内发展壮大,薄膜电池也因此受到更多关注。“薄膜太阳能电池更适用于建筑物立面安装,具有很好的弱光效应,同时制作成彩色组件对于输出功率的损失仅为10%左右,可以很好适应BIPV的发展需求。”

2、光伏电池片的“路线之争”

随着光伏产业进入“平价时代”,相信已经没有人再怀疑光伏发电普及的可行性,但在光伏发展早期,产业中却存在着关于光伏电池片的“路线之争”。

光伏技术最早可以追溯到1839年,法国科学家E.Becquerel发现液体的光生伏特现象,由此开启了光伏发电的漫长历史。尽管光伏发电原理被发现的很早,但第一块太阳能电池板却直到1954年才被贝尔制造出来,人类通过半导体硅片第一次实现了用光发电的夙愿。

然而,早期的太阳能电池却效率低下,再加上不菲的售价,让市场一度对于晶硅电池的前景充满质疑。基于这样的背景,部分激进的研究员开始尝试寻找晶硅材料的替代品。

20世纪70年代,一种基于活性材料非晶硅(a-Si)的薄膜电池横空出世,由于薄膜电池采用的活性材料几乎全部都是直接带隙半导体,吸光能力明显强于晶体硅2个数量级以上,因此仅需晶体硅1%的用量就有望达到相同的吸光能力。

在当时,实验室中晶硅电池的效率已经能够达到20%,而薄膜电池的效率却仅为个位数,尽管差距明显,但因为活性材料的用量很少,吸光率又高,依然有不少研究员在努力提升着薄膜电池的效率,寄希望于其能够成为降低光伏发电成本的“黑科技”技术。

尤其薄膜电池刚刚面世初期,得益于庞大的想象空间和显著的成本优势,薄膜电池一度从晶硅电池手中抢下超过30%的市场份额,甚至被称为是下一代光伏技术。

但薄膜电池的荣光也仅限于此,由于迟迟无法突破效率瓶颈,再加上形成规模优势后晶硅价格大幅降低,导致薄膜这种效率偏低的电池形式逐渐被市场所淘汰。

就在整个市场都开始忘记光伏产业还有薄膜电池这条路线的时候,它却正在以另外一种身份回归,并有望重新成为市场的焦点。

3、薄膜电池重现资本视野

早在1967年,日本MSK公司就提出了建筑光伏一体化的概念。但直至1991年德国旭格公司推出“光电幕墙”,人类才逐渐开始掌握BIPV这项技术。

纵观整个BIPV产业链,上游为光伏组件产业,包括硅料、硅片、电池、组件、逆变器等;中游为工程设计及系统集成服务商,拥有建筑渠道和集成服务能力;下游则是具体应用场景,有助于环节工商户高电价的问题。

BIPV爆发带来了双重改变,其一让传统工程施工公司找到了转型的方向,其二重新激活了市场对于薄膜光伏的需求。

众所周知,房地产行业目前景气度较差,在房住不炒的大背景下,似乎房地产行业的野蛮扩张已经停止,这一度让很多工程公司找不到发展的方向。

而BIPV则给了这些公司更多的机会,正如前述分析的那样,BIPV赛道中存在光伏产业和建筑产业割裂的现象,这就给处于中游的工程商们提供了转型的机会。谁能更好的整合技术,并提前铺好渠道,那么它就有望成为BIPV的有力竞争者。

另一方面,聚焦市面上的BIPV组件,可以分为晶硅BIPV和薄膜BIPV两条技术路线,但两者并非绝对的竞争关系,而是更倾向于彼此之间的互补。

晶硅BIPV组件使用EVA或PVB胶膜将晶硅电池片封装在钢化玻璃中,这种模式继承了晶硅电池的高转化率优势,单晶硅的转化率可以达到23%,多晶硅的转化率也超过了20%,多应用于光伏屋顶场景。

隆基股份推出的“隆顶”、“隆锦”,中信博的“智顶”、特斯拉推出的Solar roofV1-V3,晶华新能源推出的“华顶”,上迈新能源推出的“吉瓦”都是晶硅BIPV产品。

薄膜BIPV是被分布式光伏所激活的新需求,虽然它依然转换效率较低,但却因可调控的透明度,较好的弱光性以及更优的温度系数,保证其能够在高温和弱光等极端情况依然维持工作。薄膜BIPV很好的填补了晶硅BIPV的短板,让其成为光伏幕墙场景的最佳选择。

不同于各家企业在晶硅BIPV的全面布局,目前薄膜BIPV竞争度较小,龙焱能源、汉能在这一领域有较为明显的优势,明阳智能子公司瑞科新能源、国网宁波供电公司也都投入到薄膜BIPV的研发中。

对于几乎被市场遗忘的薄膜技术而言,它正在以光伏幕墙核心选材的角色强势回归,并有望受益于分布式光伏的全面发展。

4、增加产能量力而行

目前,薄膜太阳能电池所处的发展阶段恰如10年前的晶硅电池。“产业化规模扩大,市场和应用场景也开始放大。上下游供应链打通,细分市场的开拓和布局也逐渐成熟。同时,大型的产业化基金开始导入,技术和应用的相关研发正处于加速的进程中。”

在此背景下,要实现薄膜电池的大规模、低成本生产,必须要立足于自主知识产权,掌握高效率成套工艺和核心产线装备的本土人才,实现材料和装备的国产化,并建立起标准化的生产流程。

同时,薄膜电池要注重走“差异化”发展道路,结合电池特性开发出独特的应用产品和领域,提升附加值。“这一过程中要特别注重解决柔性薄膜电池封装材料的技术瓶颈问题。”

薄膜电池回归市场,在价格上不要急于与晶硅电池比拼,要充分考虑成本、利润和研发费用的投入,权衡之后决定是否扩大再生产。薄膜电池企业要与高校和科研院所充分合作,将基础研究和工程技术开发相结合,不断提升电池效率、降低成本,根据市场需求量力而行增加产能。

文章来源: 新能源微报,中国能源报,芯锂话

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