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极电光能首秀三大创新技术,光伏万亿赛道再添“实力玩家
2021-05-20 17:37:32 来源:科技日报 作者: 【 】 浏览:0次 评论:0

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  随着“碳中和”目标的日益临近,我国在能源领域正经历着一场前所未有的创新革命。

  其中,作为可再生能源中最具性价比的光伏能源,经过多年积累,已经在我国形成了完整的光伏产业链,更在国际化赛道中具备出色的技术优势和应用基础。

  不过,基于传统的晶硅太阳能产品已现效率“天花板”,效率提升速度相当亮眼的钙钛矿太阳电池成为了光伏发电大规模商业化应用的下一个“风口“,也一举成为了全球资本聚焦的重要对象。

  在光伏领域从业35年之久的于振瑞见证了这一切。5月13日,自称“光伏老兵”的于振瑞以极电光能联合创始人兼总经理的崭新身份,首次对外解读了光伏行业突破性创新技术——可实现大面积制备、高效率和高稳定性的钙钛矿太阳能组件“极创”整体解决方案。不论是资历深厚的核心创业团队,还是极短时间内创下的多项技术突破,都让极电光能这家成立仅仅一年的“年轻”公司一时间轰动整个新能源行业。钙钛矿站上风口,三大技术创新直击“痛点”

  2020年9月22日第七十五届联合国大会一般性辩论上正式对外宣布,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。同年12月12日气候雄心峰会上进一步宣布了中国碳强度、非化石能源占比、森林蓄积量和风电、太阳能发电总装机容量等其他更新的国家自主贡献目标。

  可以看到,“十四五”正是碳达峰的关键期,而要实现最终的碳中和目标,可再生能源的重要性不言而喻。

  在这样的背景之下,作为可再生能源中“取之不尽、用之不竭”的光伏发电再度成为行业热词。

  所谓光伏,简单来说就是将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。这种发电方式与日常生活其实并不远,如果你在街道仔细观察,就会发现很多房子的屋顶安装了光伏发电组件,而目前这些组件的核心材料就是晶硅。

  不过,晶硅太阳电池的理论转化效率极限是29.4%,而可实现的效率上限为27.1%。目前,已有报道的晶硅太阳电池实验室转化效率最高已达26.63%,也就是说,已临近晶硅太阳电池转换率的“天花板”。

  于振瑞指出,在晶硅太阳电池转化效率提升空间越来越小的情况下,钙钛矿太阳电池的出现让光伏行业看到了新机遇。“钙钛矿实验室转换效率从最初的3.8%上升倒25.5%,仅仅耗时12年的时间,就已接近单晶硅太阳电池实验室最高效率。而晶硅达到如今的转换率用了将近70年的时间。”

  同时,据于振瑞介绍,相比于晶硅,钙钛矿太阳电池还有许多优势,例如该技术的产业链投资非常低,仅为晶硅的1/2甚至1/3;其制造成本相比晶硅光伏组件可降低40%;在同样的装机容量条件下,钙钛矿光伏电站发电量要比晶硅高约10%,从投资角度来讲,10%发电量增益是一个巨大的收益;此外,钙钛矿光伏组件还具有颜值高,颜色可调节,可以做自然半透等优势,这是晶硅与其它薄膜光伏组件不能比拟的,所以它的应用范围非常广;另外,钙钛矿光伏组件还可以做成柔性组件,是可穿戴和移动光伏电源的最优选择。但潜力无限的钙钛矿太阳电池也有技术难点——大面积制备时保持高效率、以及获得大家普遍认可的长达25年的长期稳定性,被认为是实现钙钛矿技术商业化量产的最大障碍。

  为此,在创新技术发布会上,极电光能首次对外发布了钙钛矿太阳能组件“极创”整体解决方案,推出无甲胺钙钛矿材料体系、“原位固膜”薄膜制备技术和纳米晶导电墨水三大技术创新。具体来看,无甲胺钙钛矿材料体系制备的钙钛矿太阳电池效率更高,稳定性也更好,但是无甲胺钙钛矿薄膜的大面积上制备一直是行业面临的一大挑战,极电光能的无甲胺钙钛矿材料体系采用了模拟计算的最佳配比,并添加了独创的稳相剂和钝化组分,从材料角度保证了钙钛矿组件的稳定性、高效率以及大面积制备的可实现性。

  而“原位固膜”是极电光能发明的一种大面积钙钛矿膜层制备技术,制备的钙钛矿膜层质量高、稳定性好、易于大面积放大、工艺稳定、成品率高,并可应用于钙钛矿与晶硅叠层太阳电池的制备。

  至于先进的纳米晶导电墨水是极电光能独创的电荷传输层材料配方,使用该导电墨水形成的电荷传输层导电能力强、膜层致密、对钙钛矿膜层的保护作用好,因此,大幅提高了钙钛矿太阳电池的光电转换效率和长期稳定性。

  可以看到,极电光能在钙钛矿太阳电池量产技术研发上,是从材料制作、技术应用、配方改进等全产业维度打造核心技术优势,逐个攻破钙钛矿产业在效率提升、大面积制备以及稳定性方面的行业痛点,为钙钛矿商业化量产扫清障碍。

  而凭借三大创新技术,极电光能也创下了一个个震惊业内的“里程碑”式突破。

  据悉,经全球权威测试机构JET(日本电气安全环境研究所)严格检测,极电光能在63.98cm2的钙钛矿光伏组件上实现了破世界记录的20.5%的光电转换效率。目前团队也将三大技术应用在30cm×30cm的更大面积的钙钛矿光伏组件上,预计效率将突破19%。同时,极电光能将在今年第三季度启动平米级钙钛矿光伏组件的中试线建设,2022年将把钙钛矿光伏组件产品推向市场。在稳定性方面,极电光能表示其钙钛矿光伏组件经过1000小时光老化(AM1.5)和1000小时高温高湿老化(85℃/RH85%),做到了效率无衰减。

  商业化量产在即,“双轮驱动”布局万亿市场

  当然,技术和产品的研发最终是为了商业化落地。随着钙钛矿技术的发展,在于振瑞看来,大规模商业化量产只是时间问题。

  “今明两年,钙钛矿光伏组件产品将正式批量生产并投入应用;再过两三年,钙钛矿光伏技术会更加成熟,届时整个产业会以指数增长,成本也会非常低。”于振瑞表示。而钙钛矿技术的商业化应用可谓充满了无限的想象力。“举个例子,比如在BIPV光伏建筑应用领域,用钙钛矿半透明光伏组件做成光伏幕墙,能够同时实现建筑采光和光伏发电,这是一个最现实的,也是最佳的应用形式。”

  此外,于振瑞还重点提到了物联网,由于钙钛矿太阳电池在室内日灯光下,其光电转换效率可高达35%以上,因此可以为物联网等一些室内应用提供电源;未来物流及各种家用IoT芯片都可以用钙钛矿太阳电池做电源,稳定可靠,不需要更换;还可以为手机等一些随身电子产品进行充电。

  也正是因为广阔的商业化前景和国家政策推动,业界对未来光伏行业发展有了更好的展望和期盼,预计光伏发电潜在市场应用规模将达数万亿元以上。

  面对这一“朝阳产业”,作为长城控股投资的一家致力于钙钛矿光伏、光电及前驱体材料的产业化技术开发和应用的企业,极电光能以创新为核心,通过产品技术和产业链“双轮驱动”模式布局光伏市场。

  在产品技术布局上,除了上述围绕钙钛矿太阳电池及组件核心技术之外,极电光能还同时发力钙钛矿发光业务,并在这一业务上也有独创的先进技术。钙钛矿太阳电池与钙钛矿量子点两项业务在技术上相互借鉴与促进,生产销售上形成了“短-中-长期”产品布局,每个阶段都有新的产品推出,有效提升了极电光能的商业价值和行业竞争力。

  而在产业链方面上,极电光能也展现出极具前瞻性的布局。在发布会上,极电光能宣布与锂电新势力蜂巢能源、专注氢能及燃料电池技术及产品研发的未势能源,以及爱情地产签订战略合作协议,联合新能源行业上下游企业,结合长城汽车国际级“制-储-运-加-应用”一体化供应链生态的氢能源大战略布局,以自身技术实力加速产业落地,助力能源结构转型,共同构建绿色生态。值得一提的是,根据极电光能的规划,预计将在2023年底或2024年上半年投入钙钛矿太阳电池第一条GW级产线。

  “我们中期的规划是6GW,分三期建成,2025年预计产能扩大到6GW。”于振瑞表示,极电光能的目标就是在5年内成为整个钙钛矿光伏行业的TOP1。

Tags:光能 光伏 责任编辑:hbjn2003
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