在硬科技行业,一旦企业押对产品未来发展路径,那么就能轻松实现高速增长,“隆基”神话便是一个很好的例子。2015年,隆基成功押对单晶的研发路径,并凭借着一系列的技术壁垒实现“弯道超车”,市值一度突破5000亿元。
在竞争格局尚未确定的光伏行业,“隆基”不会是最后一匹黑马。背后的原因也好理解,新技术的出现总是会颠覆老的格局,钙钛矿便是又一具备颠覆性创新的数据。
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4月2日,钙钛矿研究再度传来捷报。隆基绿能(601012)报送的“29.55%的钙钛矿-晶体硅两端叠层太阳电池效率”被中国可再生能源学会光伏专委会推选为2022年太阳能电池中国最高效率。这是中国第一个经国际权威机构认证29.5%以上的叠层电池效率,跻身全球前三。
基于钙钛矿技术持续突破,市场也一直在寻找下一个“隆基”神话。通威、隆基、宝馨科技(002514)等产业链企业也在积极布局,引来诸多资本热捧。据不完全统计,仅在2022年,就有红杉,高瓴,腾讯,IDG,淡马锡,源码,云启,凯辉,建银国际等头部PE/VC集中下注。
在诸多的入局钙钛矿的光伏企业中,宝馨科技或许是值得关注的其中之一。钙钛矿作为光伏行业又一“奇点”技术,其路径也存在诸多细分路径。目前来看,钙钛矿-HJT(异质结)叠层路径实现产业化更有优势,而宝馨科技是上市公司中,目前唯一一家确定钙钛矿-异质结两端叠层的公司,令其具备了一定的先发优势。
拉长周期来看,随着钙钛矿技术的进一步突破,以及钙钛矿量产进程的加速,宝馨科技正走向新的价值起点。
01新的技术“奇点”钙钛矿,钙钛矿-HJT叠层电池或是最优解
梳理整个光伏产业发展史,降本增效永远是行业追求的终究目标。
在1980年代,薄膜电池一度占据电池市场30%的市场份额,被称为下一代光伏技术。但不久后实验室中晶硅电池的效率已经能够达到20%,硅基薄膜的效率瓶颈始终未能得到突破,因此整个90年代薄膜电池份额持续滑落。
以铜铟镓硒(CIGS)、碲化镉(CdTe)等为代表的薄膜电池,具有柔韧性、透光性、普通组件成本低廉等优势,但是相对来说也存在转化效率低、不稳定等缺点,主要应用于建筑立面、玻璃幕墙、太空等领域,因此性能稳定、且易规模化生产的晶硅电池仍然是光伏电站行业的主流产品。钙钛矿作为新一代光伏材料,其自身的高效转化效率、低廉的制备原料成本及其材料特质的可塑性成为了新一代的光伏技术方向。
钙钛矿材料除了具备薄膜电池的可塑性、透光性、弱光性、成本低等优势外,其特殊的化学性质让其叠层方式的理论转化效率达到惊人的43%。根据目前市场情况,钙钛矿电池发展路径可分为两种,一是纯钙钛矿薄膜电池,二是钙钛矿叠层电池。相比较于纯钙钛矿薄膜电池,目前钙钛矿叠层电池的效率更高、应用场景前景更广阔、可以借助晶硅市场的规模化快速推进,钙钛矿叠层电池技术的出现和逐步成熟,将会打破现有光伏晶硅市场的格局。
体现在数据上,浙商证券(601878)研究报告显示,钙钛矿可制备2结、3结及以上的叠层电池,其中2结叠层电池有钙钛矿-钙钛矿和钙钛矿-晶硅叠层电池两种,理论转换效率可提高到40%以上,3结及以上钙钛矿叠层电池的理论转换效率更是能达到50%左右。
钙钛矿材料为人工制备,因此可以调整带隙宽度,不同带隙宽度可吸收不同波长的光波,因此通过调整带隙宽度,钙钛矿-钙钛矿叠层电池就是将两个具有不同带隙的钙钛矿电池进行叠层,用以提高光电转换效率,但是作为其基底的宽带隙钙钛矿稳定性极差,因此钙钛矿-晶硅叠层电池应运而出。晶硅电池作为叠层基底,带隙较宽,且非常稳定,同时钙钛矿-晶硅叠层电池可应用于晶硅电池的应用场景,并且其效率的提升还可降低叠层电池的整体成本,钙钛矿-晶硅叠层电池,逐步成为了目前光伏技术开发升级中最有可能实现商业化的选择,也是目前体量巨大的晶硅光伏市场的下一个产业升级方向。
但值得注意的是,尽管钙钛矿是下一代光伏产业的新贵技术,但其仍然存在诸多的细分发展路径。包括上述所说的纯钙钛矿薄膜电池、钙钛矿-钙钛矿叠层电池、钙钛矿-晶硅叠层电池,目前来看,基于基底电池的分类不同,钙钛矿-晶硅叠层电池又有钙钛矿-HJT叠层电池、钙钛矿-TOPCon叠层电池、钙钛矿-PERC叠层电池等多种分类。
从现有的资料来看,在钙钛矿技术的细分路径中,钙钛矿-HJT叠层电池实现产业化的优势更加明显。具体来看:
1)HJT开路电压更高,和钙钛矿电池叠层匹配度更好,制成叠层电池后转换效率更高。
2)钙钛矿与HJT叠层工艺更加顺畅。HJT的前表面为ITO层,可直接用作叠层电池隧穿层,且两者都适用低温工艺,TOPcon、PERC电池和钙钛矿叠层则需要增加更多的工艺环节和设备调整。
3)HJT电池本身在转换效率、工艺步骤、降本空间、温度系数、双面率、抗衰减性等方面,较其他晶硅电池更具优势。
一定程度上说,选对钙钛矿技术的演变路径固然重要,但选对钙钛矿技术的细分路径更加重要。这对光伏产业链企业来说,是一道偏难的选择题。
02宝馨科技频繁落子,先发优势明显
相较于许多尚未明确技术路线的光伏企业,宝馨科技早早明确了自身的技术路径。即钙钛矿-HJT两端叠层电池技术。
横向对比来看,宝馨科技的竞争优势明显。一方面,宝馨科技的钙钛矿-HJT技术路径与其公司业务具备一定协同作用。去年5月,宝馨科技便在安徽怀远总投资16.8亿元布局HJT项目,一期建设2GW的N型高效太阳能电池片及高效光伏组件,预计将在今年年中投产。
此外,去年11月,宝馨科技再次公告称在鄂托克旗投资建设2GW薄片化切片生产线、2GW光伏HJT电池、2GW光伏HJT组件项目,根据其4月3日公众号发文,目前该项目已经开工动土。
另一方面,宝馨科技在钙钛矿-HJT叠层技术的布局与储备上也具备深厚的壁垒。去年9月,宝馨科技便发布公告称,将携手张春福教授、朱卫东副教授、大禹实业(安徽国资)在钙钛矿-异质结叠层电池技术的研发领域合作。根据公开资料查询,西安宝馨光能科技有限公司已于今年2月份成立,朱卫东担任董事长兼总经理。
从履历上来看,两位教授都是行业内顶尖科技大牛。张春福是西安电子科技大学微电子学院教授/华山领军教授,博士生导师,近年主要从事新型光伏材料与器件研究,在钙钛矿及超宽禁带半导体的低缺陷材料生长、高效能量转换和光电探测器件的构筑、材料和器件集成技术等基础性、共性科学问题方面开展了系列研究工作。
朱卫东则是西安电子科技大学微电子学院副教授/华山菁英副教授,国家博士后创新人才计划入选者,主要从事钙钛矿太阳电池、晶硅/钙钛矿叠层太阳电池相关基础科学问题与产业化技术研究,多次刷新了宽带隙钙钛矿太阳电池效率和晶硅/钙钛矿叠层太阳电池国际认证效率。
在教授团队的加持下,宝馨科技对未来钙钛矿的研究充满信心。宝馨科技公告显示,教授团队在钙钛矿/晶硅叠层电池实验室效率已大于30.26%,根据发展规划,2023年年底前将完成钙钛矿/异质结叠层电池突破30%任务(已完成);2024年年底开始建设100MW级钙钛矿/异质结叠层电池产线,效率突破32%,加速老化等效外推寿命达到25年;力争4年内实现GW级量产线建设,效率提升率大于15%。同时,公司在HJT电池产线布局也将预留叠层电池后道工序的空间,为后续快速量产钙钛矿/异质结叠层电池做好提前量。
从上述角度来说,宝馨科技的光伏领域的发展规划是环环相扣的,从光伏制程设备到HJT再到钙钛矿-HJT叠层,走在技术的前沿是需要有前瞻眼光的,在率先布局的背景下,叠加钙钛矿-HJC叠层电池效率的进一步突破,宝馨科技的先发优势将会在未来逐渐体现。