押宝钙钛矿,长城"杀入"光伏产业

18 08月 2022

2022-08-18 10:08

在“碳中和”的目标之下，车企“换道”新能源已是行业共识。太阳能光伏发电成为车企们重点发展的领域。

8月16日，长城汽车官微发布消息，长城控股集团与江苏省锡山经济技术开发区签署战略合作。根据协议，无锡极电光能科技有限公司（以下简称“极电光能”）全球总部及钙钛矿创新产业基地项目将落地锡山经济技术开发区，总投资30亿元，总占地面积156亩。同时，项目计划建设全球首条GW级钙钛矿光伏组件和BIPV产品生产线、100吨钙钛矿量子点生产线，以及全球创新中心总部大楼，预计年产值将达到25亿元。

据悉，极电光能前身是长城汽车研究院内部的钙钛矿技术团队，成立于2020年4月，主要从事钙钛矿光伏、钙钛矿光电产品研发和制造。在2021年极电光能钙钛矿光伏组件效率首破20%成为行业内全球第一，并以组件效率20.5%的优异表现被Martin Green全球太阳电池效率表收录。目前，极电光能已完成2.2亿元Pre-A轮融资，并建有全球规模最大的150MW钙钛矿光伏组件试制线。

从长远来看，车企想要通过提前部署光伏产业，争夺该领域的话语权。但行业口中的钙钛矿究竟是什么？为何车企们会如此热衷开发？

揭开“钙钛矿”的面纱

众所周知，晶硅在几十年的发展过程中，已经占据了光伏市场超过95%的市场份额。自1954年美国贝尔实验室研制出第一个实用的晶硅太阳能电池起，其在实验室可实现的最高转换效率就在27%左右，最高极限为29.43%。

但业界对其未来发展潜能并不看好，极电光能总裁于振瑞表示，经过70年研发、20多年商业化生产，无论是效率还是成本，晶硅都已经接近天花板。要实现‘双碳’目标，承载全球电力清洁化的任务，总需要有更大潜力的新技术接力。陷入瓶颈的光伏产业急需新的材料，业内普遍认为新材料的接力棒就是钙钛矿。

钙钛矿其实和字面上“钙、钛、矿”并没有关系，它指的是一类与钙钛矿（CaTiO3）晶体结构类似的“ABX3”化合物。简单来说，就是具有某种特定结构的材料总称。

2009年，日本科学家首次用钙钛矿太阳能发电时，光电转换效率仅为3.8%，当时的晶硅电池实验室转化效率已经达到18%。但经过了大概十年时间的研究，钙钛矿的实验室转换效率已经能超过29%，赶上了晶硅四五十年才达到的记录。

不仅如此，钙钛矿是直接带隙材料，吸光能力远高于晶硅材料。新式钙钛矿光伏电池的单层理论效率可达31%，钙钛矿双结叠层电池转换效率可达35%，钙钛矿三结叠层电池理论效率可达45%以上。如果掺杂新型材料，钙钛矿电池的转换效率最高能达到惊人的50%，是目前晶硅电池的2倍左右。

有业内人士透露，100兆瓦的单一钙钛矿电池工厂，从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入，到组件成型，总共只需45分钟，是目前晶硅达不到的速度。此外，投资相对较低、低能耗、稳定性强的特点让钙钛矿有着更大的优势。总体来看，这些优势无论是对汽车行业还是其他行业都有着强大的吸引力。

不过，对于目前钙钛矿在市场上所处的困境，也有相关行业人解释道，钙钛矿的结晶工艺是一个全新的工艺过程，在别的行业里找不到类似的东西，从设备到材料的体系都具有不确定性，因此还未实现量产。

钙钛矿前景被看好

在长城汽车规划的森林生态体系中，钙钛矿创新产业基地项目就是重要组成部分。在长城汽车董事长魏建军的规划中，极电光能只是其新能源规划的其中一环。在极电光能之前，长城就已经成立了以锂电为主的蜂巢能源，专注氢能源技术的未势能源。也被业界认为，魏建军在新能源领域所布的“一盘大棋”。因此，各新能源板块并非孤立。

实际上，钙钛矿电池的成本比单晶硅、多晶硅电池低约40%，也就是说一度电省1毛多钱，用光伏发电以制氢，就自然把制氢成本降下来了，一旦成本降低，在与汽油车和纯电车的竞争中就有优势。长城汽车的未来规划中，锂电、氢能、光电，都将投入研发，为未来新能源汽车市场储备力量。

此前，现代汽车曾推出全新索纳塔混动版，该车在车顶搭载了一块太阳能电池板，可为车辆动力系统电池包和12V电池供电，理论上太阳能电池板采集到的能量可供车辆免费行驶700英里/年（约合1200公里/年）。但由于汽车车顶配置的基于晶硅太阳能电池打造的太阳能车顶，所以汽车存在电池相对重、电池转化效率低等技术壁垒。

今年6月，据《全球光伏》消息，韩国现代汽车集团已与蔚山国立科学技术研究所（UNIST）的一个研究团队合作，开发了一种新的钙钛矿太阳能电池，可以在阳光下为车辆充电。尽管不知道能否真正应用于汽车上，但已经算是一大突破。

除现代汽车和长城，其他企业也早已盯上光伏产业这块市场。仅在今年5月份，就有包括宁德时代、ST华钰、腾讯等多家家企业涉足钙钛碳领域。此外，除了钙钛矿，车企在光伏产业布局的也不少，通用汽车早在2011年就已进军光伏；特斯拉在2016年进入光伏市场，旗下拥有太阳能屋顶和Powerwall电池系统；比亚迪旗下的光伏产品就是主流的晶硅太阳能电池……据不完全统计，截至目前共有87家企业跨行业进入光伏领域。其中，65家企业进入光伏下游发电领域，22家企业进入光伏制造端。

当然，真正吸引车企纷纷加入光伏产业的战局，最根本的原因在于其未来发展前景可观。