我国的第三代太阳能电池,无论是在‘晶片型’的,还是在‘薄膜型’的方面;无论是在理论研究方面,特别是在实际制作方面;我国都是世界领先的。
钙钛矿太阳能电池,是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的第三代太阳能电池,具有成本低廉、光电转换效率高、商业潜力巨大等让人无法忽视的特点。
2023年上半年电池新能源产业链项目开工奠基项目125个,113个公布投资金额,总额超5218.91亿元,平均投资额46.19亿元;试产投产项目62个,45个公布投资金额,总额超1579.28亿元,平均投资额35.1亿元。
2023上半年,新能源汽车、太阳能电池、充电桩等新能源产品产量分别增长35%、54.5%、53.1%,以锂电池、太阳能电池、电动载人汽车为代表的“新三样”产品出口增长61.6%。上半年,我国规模以上锂离子电池制造业增加值同比增长29.7%。
从投资额来看,125个项目开工奠基项目中,百亿级项目22个,投资主体分别为比亚迪、桐乡时代、国佳新材料、内蒙古镕锂、新疆有色、纳力新材料、史丹利、星源材质、亿纬锂能、腾远钴业、埃普诺、亿纬锂能、瑞浦兰钧、赣锋锂电、华晨宝马、南都电源、卓阳集团、国城集团、中色正元,其中,比亚迪、亿纬锂能、星源材质均有两个百亿级项目开工。另外,投资50-100亿元项目有24个,投资10-49亿元项目有47个,投资10亿元以下项目有20个。
随着第三代太阳能电池行业竞争的不断加剧,大型企业间并购整合与资本运作日趋频繁,国内外优秀的第三代太阳能电池企业愈来愈重视对行业市场的分析研究,特别是对当前市场环境和客户需求趋势变化的深入研究,以期提前占领市场,取得先发优势。正因为如此,一大批优秀品牌迅速崛起,逐渐成为行业中的翘楚。
图表:2023-2028年我国第三代太阳能电池行业供给预测
图表:2023-2028年我国第三代太阳能电池行业产量预测
图表:2023-2028年我国第三代太阳能电池行业需求预测
图表:2023-2028年我国第三代太阳能电池行业市场规模预测
中研普华产业研究院《2023-2028年中国第三代太阳能电池行业现状与发展趋势及前景预测报告》显示
第三代为新型太阳能电池,主要包括:钙钛矿电池、染料敏化电池和量子点电池。第三代钙钛矿电 池具备第二代薄膜电池效率提升速率快、成本低、材料可设计性强的优势,同时 随着商业化推进,有望弥补第二代面临的量产表现与理论优势条件差距大的问题。
(1)第一代
第一代以单晶硅、多晶硅为代表的硅基太阳能电池,目前该技术已经发展成熟且应用最为广泛。但存在单晶硅太阳能电池对原料要求过高,以及多晶硅太阳能电池生产工艺过于复杂等问题。硅基太阳能至少在未来五年都是主流。
(2)第二代
第二代以薄膜太阳能电池为代表,以 CdTe、GaAs 及 CIGS 为代表的的太阳能电池成为研究热点。该技术与晶硅电池相比,所需材料较少且容易大面积生产,成本方面优势较明显。但转化效率低是其当前的致命缺陷。
(3)第三代
第三代基于高效、绿色环保和先进纳米技术的新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)、 钙钛矿太阳能电池(PSCs)和量子点太阳能电池(QDSCs)等。
染料敏化电池:Grätzel小组用基于Ru的染料敏化粗糙因子为200的多晶二氧化钛薄膜,用Br2/Br-氧化还原电对制备了太阳能电池,在单色光下取得了12 %的转化效率,这在当时是最好的结果了。直到1991年,Grätzel在O’Regan的启发下,应用了O’Regan制备的比表面积很大的纳米TiO2颗粒,使电池的效率一举达到7.1 %,取得了染料敏化太阳能电池领域的重大突破。应当说,纳米技术促进了染料敏化太阳能电池的发展。
今年7月,钙钛矿科技量产了第一片10×10公分钙钛矿太阳能电池,相较岛内的学校、研究单位正在做的1×1公分钙钛矿电池,等于是100倍大。如今更进一步攻克技术难题,于9月量产出A4的大小(30×20 公分)的电池。
我国的第三代太阳能电池,无论是在‘晶片型’的,还是在‘薄膜型’的方面;无论是在理论研究方面,特别是在实际制作方面;我国都是世界领先的。
第三代太阳能电池的目标是:转换效率更高,成本更低,应用更方便。成本低的技术保障是可以采用“气化镀”的方法,可以省材料,可以批量生产。效率高的技术保障是可以采用‘多结’半导体手段,提高光电转换效率。
第三代太阳能电池就是铜铟镓硒CIGS(CIS中掺入Ga)等化合物薄膜太阳能电池及薄膜Si系太阳能电池。随着近年来能源价格如火箭般上窜,加之PV价格的滑落,PV领域的成长非常显著,有些观察家声称PV最终可满足美国能源需求达20%之多。
与传统PV比较,TF PV因用于制造薄膜电池的材料较少,因而成本更为低廉。TF PV的制造是将由光电材料构成的薄层沉积于衬底,这就大大减少了原料的使用。新生产工艺的出现,包括roll-to-roll和印刷技术,又可以进一步降低成本。
第三代太阳能电池性能方面,在不久的将来薄膜技术效率的显著提高已成为大势所趋。例如,CIS/CIGS的效率已经可以和传统PV相提并论。但尽管已取得某些进展,薄膜技术和传统PV的效率之间仍存在一定差距,且在某些情况下差异明显。其结果是:TF PV必须与传统PV在成本基础上竞争,或者TF PV需要在性能基础上创造出新的应用。第三代太阳能电池板也可做成柔性,其均匀的颜色和稳定的性能,更加适合与建筑一体化的应用。
第三代太阳能电池-量子点太阳能电池市场进展
1.美国昆士兰大学华裔科学家王连舟团队开发出的量子点太阳能电池,可以制成柔性薄膜,即使在弱光条件下也可以发电。这意味着下一代太阳能技术的开发向前迈进了一大步,该技术有可能用作坚硬表面上的柔性“皮肤”。
2.南开大学化学学院袁明鉴研究员、陈军院士带领的科研团队与加拿大多伦多大学爱德华·萨金特教授课题组合作,围绕高性能半导体量子点固体合成中面临的关键科学问题,发展了高性能导电钙钛矿量子点固体薄膜制备全新策略,实现了多材料、跨尺寸的钙钛矿三原色电致发光器件的可控构筑。
科技部等九部门印发《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022―2030年)》,提出研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿电池等技术,再次将钙钛矿这一新技术推至聚光灯下。《“十四五”能源领域科技创新规划》里也已经有了“发展钙钛矿等先进光伏技术”这类的表述。
国家层面对碳中和的重视和规划,也将钙钛矿市场的潜在空间打开了几十倍。
据权威机构预测,2022-2025年钙钛矿电池BIPV领域潜在装机需求预计76.2GW。随着第三代太阳能电池技术发展日益成熟,“十四五”期间在建及规划产能有望到达 50-75GW,按单GW设备投资3.5 亿元计算,对应设备总投资175-263亿元。
第三代太阳能电池市场规模预测
《全球量子点太阳能电池行业》报告:报告预测,到2030年全球量子点太阳能电池市场将达到76 亿美元。其中,美国量子点太阳能电池市场在2022年将达到3.578亿美元。
中国作为世界第二大经济体,预计到2030年第三代太阳能电池市场规模将达到13 亿美元,年复合增长率为24.6%。其他值得注意的区域市场还包括日本和加拿大,预计在2022 年至2030年期间分别增长22% 和21.8%。在欧洲,德国的年复合增长率预计约为 17.9%。
至2023年底,并网光伏4.9亿千瓦,而2022年底并网光伏达3.93亿千瓦,则2023年预计新增光伏装机约0.97亿千瓦(为97GW),同比超11%。
到2023年年底全国太阳能发电累计装机规模达4.9亿千瓦左右,意味着2023年的新增并网规模将达到100GW左右。自2022年11月底以来,硅料价格基于供需关系的变化已经大幅回落,对2023年国内光伏需求更为乐观,预计2023年国内光伏新增装机有望实现30%及以上的增长,达到115GW及以上。节前光伏产业链价格迎来反弹,节后需求复苏可期。随着下游电站投资成本的降低,2023年光伏终端需求有望迎来爆发。
第三代太阳能电池行业的发展轨迹及多年的实践经验,对中国行业的内外部环境、行业发展现状、产业链发展状况、市场供需、竞争格局、标杆企业、第三代太阳能电池发展趋势、机会风险、发展策略与投资建议等进行了分析,并重点分析了我国行业将面临的机遇与挑战,对行业未来的发展趋势及前景作出审慎分析与预测。
更多第三代太阳能电池行业研究分析详见中研普华产业研究院《2023-2028年中国第三代太阳能电池行业现状与发展趋势及前景预测报告》。根据市场需求及时调整经营策略,为战略投资者选择恰当的投资时机和公司领导层做战略规划提供了准确的第三代太阳能电池市场情报信息及科学的决策依据。
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