一些職業消失了,一些職業正在消失;一些公司消失了,一些公司正在消失,在這麼一個跨界打劫的時代,在這麼一個不創新就會被淘汰的時代,光伏即將敲響石油煤炭傳統能源的喪鐘,單晶已經敲響了多晶的喪鐘,那麼未來誰又將敲響單晶的喪鐘呢?
一、單晶敲響了多晶的喪鐘
圖1展示的是2015年全球光伏市場分佈情況:2015年全球多晶、單晶、薄膜的市場份額分別為76%、18%、6%,多晶一支獨大;6年時間不到,多晶現在淪落到靠廉價矽料苟延殘喘。據光伏見聞不完全統計2021年單晶矽片產能高達372GW,2022年單晶矽片產能更是達到了驚人的508GW,單晶產能劇增再加上未來矽料降價,這都將進一步壓縮多晶矽片的生存空間。
圖1、2015年多晶、單晶、薄膜市場份額佔比
圖2、2021年底單晶矽片產能
二、鈣鈦礦或將敲響單晶的喪鐘
鈣鈦礦電池或將在5年之後,成為真正具有市場競爭力的一股光伏新勢力,如果各項技術引數能獲得進一步突破,鈣鈦礦取代晶矽也不是不可能。鈣鈦礦電池目前取得的進展如下所示:
1、鈣鈦礦電池效率獲得突破
如上圖所示,鈣鈦礦用了大概10年左右的時間,將轉換效率從最初的3。8%提升至目前超過25%的實驗室效率記錄,趕上了過去晶矽四五十年的發展。
2、鈣鈦礦產業鏈短,投資成本低
對於晶矽來說,矽料、拉晶、切片、電池、元件需要四個以上不同工廠生產加工,倘若所有環節無縫對接,一片元件完工最快也需要一個多月的時間;而100兆瓦的鈣鈦礦元件,從玻璃、膠膜、靶材、化工原料進入,到元件成型,總共只需45分鐘。
以1GW產能投資來對比,晶矽的矽料、矽片、電池、元件全部加起來,需要大約9億、接近10億元的投資規模,而鈣鈦礦1GW的產能投資,在達到一定成熟度後,約為5億元左右,是晶矽的1/2。
3、鈣鈦礦用量少
晶矽元件中的矽片,厚度通常為180微米,而鈣鈦礦元件中,鈣鈦礦層厚度大概是0。3微米,這裡有三個數量級的差異。
目前全球晶矽電池每年大概需要60萬噸太陽能級矽料,倘若把這60萬噸矽料完全替換成鈣鈦礦,大概1000噸就可以滿足需求,所以,鈣鈦礦原料沒有任何瓶頸,一是用量少,二是不存在稀缺性。
4、鈣鈦礦電池生產成本低
①、每1瓦單晶元件製造的能耗,大約是1。52KWh,而鈣鈦礦元件能耗為0。12KWh,單瓦能耗只有晶矽的1/10;
②、單片元件成本結構中,鈣鈦礦佔比約為5%,玻璃、靶材等佔到另外的2/3,總成本約為5毛到6毛錢左右,是晶矽元件極限成本的50%。
5、鈣鈦礦穩定性獲得突破
單質矽為原子晶體,要想獲得單晶矽片,需要將多晶矽料加熱到1410度,才能將矽料熔接,再透過CZ直拉單晶的方法獲得單晶矽棒,因此晶矽電池非常穩定。
鈣鈦礦是一種六方晶的離子晶體結構,它的分解溫度大概是攝氏200度-300度。由於生成溫度相對較低,之前鈣鈦礦電池不穩定,衰減大,但時至今日,鈣鈦礦穩定性一點都不比晶矽差。因為太陽能電池在地球表面使用,溫度很難超過75度-85度這個區間,所以,兩三百度足夠用,而1400度則成為一個巨大冗餘。
2016年,有高校針對一塊巴掌大小的鈣鈦礦元件做了一個實驗——在標準光源下,讓該元件連續工作12000個小時,結果沒有任何衰減。
因為不同的封裝,會帶來不同的衰減效果,2020年,協鑫奈米圍繞封裝又進行了一系列工作和實驗,發現對於封裝不好的元件,很快就會衰減,但良好封裝的元件,在雙85(85℃、85%RH)條件下,2000個小時之內沒有任何衰減。
這一年年底,一個更有力量的實驗資料也表明鈣鈦礦的競爭力。在晶矽IEC61215標準下,鈣鈦礦元件連續工作9000個小時沒有任何衰減,可以明確說,這個結果,同樣沒有任何一種晶矽能夠達到。
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