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这家钙钛矿太阳能组件供应商原名惟华光能,由三个清华同宿舍校友创办,创业初期,公司一度发不出工资;后被协鑫集团收购,改名协鑫光电。
晶硅电池效率提升空间渐小,转化效率上限更高、成本更低的下一代光伏技术钙钛矿电池走到台前。
无数巨头闯进这条隐秘赛道。宁德时代钙钛矿光伏电池研究进展顺利,正在搭建中试线;隆基股份、晶科能源、通威股份等能源企业也加紧布局。
成立仅3年,协鑫光电已成为目前最大尺寸钙钛矿电池记录保持者,完成了6轮融资。去年年底,淡马锡、红杉中国、IDG组团押注,协鑫光电完成5亿元B+轮融资。
“今年目标是在1*2米组件上实现18%的效率,已经接近实现了。”协鑫光电创始人、董事长范斌在接受《21CBR》记者正常采访时表示。
光伏发电追求的光电转换效率,指的是当太阳光能量照射下来,能转换成电能的比例。太阳能电池转换效率的高低,决定了其受市场青睐的程度。
以晶硅电池为例,2022年底,隆基的单结晶硅电池效率达到26.81%,理论转换效率极限为29.4%——晶硅电池提升转换效率的空间很小。
钙钛矿理论效率极限为33%。2009年被发明后,单结钙钛矿电池转换效率从3.8%上升至26%。
范斌解释,钙钛矿电池的实际发电量比晶硅电池高约10%。由于弱光效应与温度系数方面的优势,效率18%的钙钛矿组件,实际发电能力相当于效率20%的晶硅组件。
从性能角度讲,目前钙钛矿产品的效率与晶硅相差无几。随着产线设备优化,效率还将逐渐提升。
在范斌的规划中,1m×2m大尺寸钙钛矿组件量产后,效率有望1-2年内达到20%-22%。
“我对技术团队很有信心。我们三个创始人毕业后,一直在做钙钛矿,团队从10多人发展到上百人。”他介绍,研发团队拥有钙钛矿太阳能电池核心技术,掌握43项专利。
钙钛矿产品的生产的全部过程能耗低。从实验室提纯钙钛矿到逐步结晶,整个工艺的温度不超过150度,而晶硅生产有很多环节要1000度以上的高温。
且钙钛矿以基础矿为合成原料,涉及部分玻璃、TCO、封装胶膜等,整体成本较低,不需要银浆等高价值原料。
国泰君安证券预测,钙钛矿产线元/W,量产后有望降至0.3-0.4元/W。
“产品工艺流程在一个工厂里就可以完成,单位产能投资可降低至晶硅产线的一半。”
范斌表示,协鑫光电的100MW项目若能达到良品率要求,预计成本是晶硅产线%左右。
2000年,范斌考上清华化学系,他发现导电高分子材料可用来做太阳能电池。
当时中国光伏产业刚起步,高纯度硅材料太贵,用人工合成物降本是个解法。范斌便开始做有机光伏研究,这是钙钛矿电池所属的光伏电池。
清华毕业后,他来到研究有机太阳能的世界顶尖学府——瑞士洛桑高等理工学院,继续攻读博士学位,师从钙钛矿电池行业早期奠基人米夏埃尔·格雷策尔。
2010年,范斌毕业,与清华室友白华、田清勇创立惟华光能。受到投资人的鼓励,“顺着大江大河,而不是找个水沟,翻一点儿浪花”,三人决定回国做光伏。
“关系比较好的朋友找到一些投资人,投给我们启动资金。”范斌回忆道,“早期投资人对技术不了解,更多是相信团队不为自己谋利益,而是把事情做成。”
成立第二年,中国光伏产业遭遇“反倾销、反补贴”制裁。范斌靠1000多万的融资,咬牙坚持6年。
2012-2013年,中国企业尚未走出双反阴霾,钙钛矿技术成为有机光伏领域的热门技术,范斌团队从OPV(有机光伏)转为研发钙钛矿技术。
“行为非常冒险,好在运气不错。”范斌和记者说,转机来自2015年收到的一封邮件——中国多晶硅行业龙头协鑫集团,主动提出到公司实地拜访。
协鑫集团董事长朱共山认为,一定会有新技术替代晶硅技术。彼时,钙钛矿效率进步迅速,仅用3年便从6%飞升至22%,这引起了朱的注意。
“当时,公司大部分投资人已退出,市场上对技术认可程度有限。假如没有协鑫集团的支持,我们的创业就会止于彼时。”
一直在接触资本的范斌把握机会,2016年底,协鑫收购惟华光能58.5%的股份;2019年,协鑫光电成立。
范斌意识到,“实验室里的人对技术、设备等都停留在认识级别,往工业级别发展后,很多设备工艺的用法与最初设想差别巨大。”
2019年2月,协鑫光电率先建成10MW中试线,即为了跑通工艺流程,建了一条比实验室更大、比量产线cm的钙钛矿组件。
范斌认为协鑫光电团队组合非常理想,创始人们技术出身,大股东协鑫集团是传统光伏行业巨头,推动公司的钙钛矿技术从实验室走向市场。
去年12月,协鑫光电完成5亿元的B+轮融资,淡马锡、红杉中国、IDG等一众明星资本加持。
“光伏维度非常单一,不存在商业模式,也无需考虑消费者心态。投资者主要关心技术本身,只要技术靠谱,电站回报率高,就能成为主流。”
范斌表示,本轮融资将用于协鑫光电100MW大尺寸钙钛矿组件产线的工艺和设备开发。“我们还在这条线上不断改善设备、材料、工艺。”
其中最难的是提升效率。技术本身外,还要解决材料设备供应、供应链、品控等繁杂问题。
范斌表示,现在钙钛矿电池遭遇的产业化难题,是如何在大面积组件上,把涂均匀的膜经过控制结晶,得到高质量的干膜。
当咖啡打翻在桌面上,并不会形成光滑镜面,而是形成一圈圈咖啡环。对钙钛矿来说,如果溶液自然挥发干燥,会形成波浪状、圆环状物质,而非光滑面。
钙钛矿电池要求溶剂挥发过程中,晶体像镜子一样光滑,需要调整溶液配方,优化结晶设备;若密度不均匀、相互之间有孔隙,会导致钙钛矿效率明显下降。
“面积小,效果容易控制;面积大,想要获得光滑镜面很难。”范斌表示,协鑫光电已实现钙钛矿溶液在1m×2m尺寸组件挥发后,生成镜子似的晶体。
新建的1m×2m尺寸钙钛矿组件产线MW量产线,已在昆山完成厂房和主要硬件建设,计划2023年投入量产。
“以前光伏行业晶硅所有技术都是国外研发成熟后,国内再引进。协鑫光电闯无人区,这是国内光伏企业第一次原创开发,甚至把国外竞争对手甩到了后面。”
范斌很自信,“无另外的企业拿到1000平方厘米以上的组件效率认证,我们在2019年就完成了1240平方厘米的认证。”
范斌介绍,协鑫光电的钙钛矿组件已有订单意向,暂不接受订单预定。100MW产能尚不需要仔细考虑市场销售,公司各方股东即可消化,如协鑫集团、宁德时代、道达尔等。
有业内人士预测,2050年全球光伏发电在总发电量中的占比将达20%-30%。
“这一预测仍偏保守。当光伏成本比煤便宜时,可完全成为75%以上的主流能源。我们有义务让技术从实验室走向量产。”范斌展望着。
“我们判断实现量产后,快则一两年,慢则两三年,(钙钛矿)会被市场接受。”
新技术需要示范认证。量产成功后,协鑫光电会铺设示范电站,让市场看到效率和回报率。
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