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我国钙钛矿电池行业分析 产业化进程不断加快 新增产能将逐步释放

、钙钛矿电池成本结构

钙钛矿电池属于第三代太阳能电池。与晶硅电池相比,钙钛矿电池产业链较短并具有“一体化”的特点,这大大缩短了产品生产交付周期,同时降低了综合成本。根据数据,单结钙钛矿组件成本约在19.8-24.7美元/平,其中TCO玻璃占据其制造的主要成本,为33.7%。

钙钛矿电池属于第三代太阳能电池。与晶硅电池相比,钙钛矿电池产业链较短并具有“一体化”的特点,这大大缩短了产品生产交付周期,同时降低了综合成本。根据数据,单结钙钛矿组件成本约在19.8-24.7美元/平,其中TCO玻璃占据其制造的主要成本,为33.7%。

数据来源:观研天下数据中心整理

钙钛矿电池转换效率

高效性能是钙钛矿电池另一重要特征。钙钛矿电池的研究起步较晚,但得益于其材料本身突出的性能,钙钛矿电池仅用13年时间就将转换效率从3.5%提升至31.3%。

钙钛矿电池转换效率突破历程

阶段

时间

突破历程

发展萌芽阶段

2009-2012

2009年,能量转化效率3.5%:日本科学家Miyasaka将钙钛矿材料用于染料敏化太阳能电池作为吸光材料,但该材料不稳定,几分钟后即宣告失败。

2011年,能量转化效率6.5%:韩国成均馆大学Nam-Gyu Park.改进钙钛矿太阳能电池技术,大幅提高了光电转化效率,但由于仍然采用液态电解质,材料依然不稳定,几分钟后效率削减了80%

2012年,能量转化效率10%。实现固态化:牛津大学Henry Snaith课题组引入空穴传输材料Spiro-OMeTA,实现了钙钛矿电池的固态化,进一步提高了转化效率且500小时后光伏性能未明显衰减,展示出了极好的稳定性能。

初期发展阶段

2012-2015

2012年,牛津大学Henry Snaith将电池中的TIO2用钥材(A1203)进行代替,从此之后钙钛矿在电池片中不仅是光的吸收层,也可作为传输电荷的半导体材料。

2013年,钙钛矿入选美国《科学》2013年十大科学突破。

2015年,能量转化效率15%:中国,日本,瑞士合作制作大面积(工作面积超过1CM2)钙钛矿型太阳能电池,15%的能量转化效率得到国际权威机构认证。

快速发展阶段

2016年至今

2016年,能量转化效率19.6%:瑞士洛桑联邦理工学院Gratze|教授课题组将认证效率提高至19.6%

2018年,能量转化效率23.7% :中国科学院半导体研究所研究院提出有机盐钝化钙钛矿表面缺陷的办法。先后将转换效率提高至23.3%23.7%

2021年,能量转化效率29.8% :柏林亥姆霍兹中心(HZB)研发的钙钛矿串联电池转换效率高达29.8%,超过异质结(HJT). TOPCon等晶硅技术的效率极限。

2022年,能量转化效率31.3% :洛桑联邦理工学院(EPFL)和瑞士电子与微技术中心(CSEM)共同创造了钙钛矿硅叠层光伏电池,转化率高达31.3%

数据来源:观研天下数据中心整理

、钙钛矿电池新增产能

根据观研报告网发布的《中国钙钛矿电池行业现状深度研究与投资前景预测报告(2024-2031年)》显示,近年来我国一直在推动光伏技术的发展,光伏发电产业进入大规模、高比例、高质量的快速发展阶段,带动光伏电池突飞猛进,其中钙钛矿电池因具备高效性能和成本较低两大优势,而备受关注。《“十四五”能源领域科技创新规划》提出了发展钙钛矿等先进光伏技术的目标,科技部等九部门联合发布的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022―2030年)》中也强调了研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿等技术的重要性。随着多项政策的出台,我国钙钛矿电池产业迎来发展机遇。

近年来我国一直在推动光伏技术的发展,光伏发电产业进入大规模、高比例、高质量的快速发展阶段,带动光伏电池突飞猛进,其中钙钛矿电池因具备高效性能和成本较低两大优势,而备受关注。《“十四五”能源领域科技创新规划》提出了发展钙钛矿等先进光伏技术的目标,科技部等九部门联合发布的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022―2030年)》中也强调了研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿等技术的重要性。随着多项政策的出台,我国钙钛矿电池产业迎来发展机遇。

数据来源:观研天下数据中心整理

我国钙钛矿电池相关政策

时间 政策 发布部门 相关内容
2022.11 《“十四五”能源领域科技创新规划》 能源局、科技部 研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备,开发高可靠性组件与封装技术,研发大面积、高效率高稳定性、环境友好型的钙钵矿电池:开展晶体硅/钙达矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究,建设产业化生产线,开展钙钛矿光伏电池应用示范
2021.12 《国家重点研发计划“高端功能与智能材料”重点专项2021年度拟立项项目公示清单》 科技部 新一代钙钛矿太阳能电池关键材料及宏量制备技术被列为2021年度国家重点研发计划“高端功能与智能材料”重点专项,项目编号为2021YFB3800100
2022.04 《钙钛矿光伏电池及组件等的电流电压(1-V)特性测量方法》 中国光伏行业协会 规定了钙钛矿光伏电池、钙钛矿组件电流电压(-V)特性的术语和定义设备要求
2022.06 《“十四五”可再生能源发展规划》 能源局、发改委等九部门 开展光伏发电户外实证示范,学握钙钛矿等新-代高效低成本光伏电池制备及产业化生产技术:开展新型高效品硅电池、钙钛矿电池等先进高效电池技术应用示范
2022.08 《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)》 科技部发改委工信部等九部门 提出到2025年实现重点行业和领城低碳关键核心技术的重大突破,到2030年进一步研究突破一批碳中和前沿和高效稳定钙钛矿电池技术。
2022.08 《加快电力装备绿色低碳创新发展行动计划》 工信部财政部商务部等五部门 推动钙钛矿、叠层电池组件技术产业化,开展新型高效低成本光伏电池技术研究和应用,开展智能光伏试点示范和行业应用。
2023.01 《关于推动能源电子产业发展的指导意见》 工业和信息化部等六部门 加快智能光伏创新突破,推动N型高效电池、柔性薄膜电池、钙钛矿及叠层电池等先进技术的研发应用,提升规模化量产能力。

资料来源:观研天下整理

钙钛矿电池相关企业持续加大布局和开发力度。如万度光能投建了200MW级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线;华能清能院的大面积模组中试实验线已投产,并于3月下线了首片产品;大正微纳也建成了10MW柔性钙钛矿中试线。我国钙钛矿电池产业化进程将不断加快。根据数据,2022年我国钙钛矿电池新增产能约为0.4GW,预计2023年我国钙钛矿电池新增产能将达0.5GW,2030年我国钙钛矿电池新增产能将达161GW。

钙钛矿电池相关企业持续加大布局和开发力度。如万度光能投建了200MW级可印刷介观钙钛矿太阳能电池大试线;华能清能院的大面积模组中试实验线已投产,并于3月下线了首片产品;大正微纳也建成了10MW柔性钙钛矿中试线。我国钙钛矿电池产业化进程将不断加快。根据数据,2022年我国钙钛矿电池新增产能约为0.4GW,预计2023年我国钙钛矿电池新增产能将达0.5GW,2030年我国钙钛矿电池新增产能将达161GW。

数据来源:观研天下数据中心整理(zlj)

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