宝馨科技(002514)光能钙钛矿交流记录-调研纪要

宝馨光能钙钛矿交流记录-230215双碳背景下关注开发清洁能源，光能转电能成为关注之一，22年全球装机240GW，太阳能电池是基础核心单元，晶硅电池和薄膜电池效率持续向前。 薄膜电池技术也在不断进步，薄膜电池材料不断创新，效率不断提升。钙钛矿电池成为薄膜电池中黑马技术与晶硅电池竞争。 今后晶硅电池运用钙钛矿叠层技术成为发展方向。 PERC、TOPCon、HJT接近效率极限，效率提升空间有限，提升成本高。钙钛矿叠层、钙钛矿晶硅叠层可以将光转效率提升至30%、40%以上。 单节钙钛矿电池超过25%，全钙钛矿叠层效率达到29%，钙钛矿晶硅叠层效率达到32.5%，钙钛矿晶硅叠层技术应用前景广阔。 钙钛矿材料（ABX）：B位的二价铅离子和硒离子，X位卤素离子，BX构成八面体结构，八面体结构相连构成斜四方的晶体结构，A位上有机阳离子铯用于稳定立方晶体结构，A位影响小。 这样的立体结构对称性高，光学带隙小，适合做光伏材料。 同时该八面体中通过改变卤素离子类型调控光学带隙（光吸收范围大幅可调），因此可以用于做叠层太阳电池。 该材料光吸收系数大，因此光吸收薄膜厚度500nm就能完全吸收光，材料使用少，质量轻，对比晶硅需要2kg材料，钙钛矿只需要2g载流子扩散长度大，能量损失少效率高。 该材料缺陷容忍度高，材料纯度要求低、降低成本。 2009年时钙钛矿材料还不能导电只能吸光、之后逐渐开发导电功能，近几年光转效率不断提升，从3.8%提升到25.7%。当前钙钛矿主流技术路线包括钙钛矿单结、钙钛矿/钙钛矿叠层、钙钛矿/晶硅叠层。 三种主流技术各有优势，单结工业成本低，弱光性好，可大面积制备、柔性较好，但光转效率低，主要对标的是当前薄膜电池的市场，容量小。 三种钙钛矿电池优势与劣势单结钙钛矿优势：1.制备成本低2.较好的弱光性3.易于大面积电池制备4.较好的透光性；缺陷：1.效率极限低，理论33%左右，实际25.7%左右2.和晶硅相比竞争力小。 全钙钛矿叠层优势：1.理论效率>42%，实验效率29%左右2.工艺成本低，可以做成柔性器件；存在问题：1.窄带隙钙钛矿稳定性差2.成本控制还需突破。 钙钛矿叠晶硅优势：1.转化效率高，目前实验室效率已超30%，稳定性相对于全钙钛矿有所提升；需要解决的问题：如何在绒面晶硅上制备高质量钙钛矿材料，如何获得低光电损耗的整合层。 其中钙钛矿-异质结叠层优势：1.HJT具备TCO，与钙钛矿叠层适配2.产线可直接嵌入升级目前公司与隆基合作，钙钛矿晶硅叠层效率已达 30.2%3.绒面问题已由设备团队开展攻关为什么选择异质结叠层？ 1.与topcon、PERC相比，具有高效率优势；2.成本与另外两者相当；3.规模化比较容易，产线兼容性高，而perc和topcon为叠层需要调整产线，增加工艺，增加成本。 核心技术优势：1.宽带隙钙钛矿卤素相分离抑制技术；2.低电/光损耗透明电极；3.大面积叠层电池制备方法钙钛矿异质结叠层电池工艺线：HJT制备至TCO层—隧穿层—空穴传输层—钙钛矿层—电子传输层—金属化—组件封装研究进展：钙钛矿晶硅电池自测效率>30%，现有效率30.26%，目标效率32%，计划两年内完成100MW钙钛矿/异质结叠层电池产线发展规划：2023年6月，目标建成10KW全新实验线，用以突破工艺技术难点；2023年12月，达到30%效率，加速老化等效外推20000h；2024年，100MW级产线启动，效率32%，加速老化等效外推25年；2026年，叠层产品产能升级GW，量产叠层效率提升率>15%，首年衰减不超过3%，以后每年衰减不超过0.5%，量产寿命大于25年。 【Q&A】Q：钙钛矿晶硅面积不大的原因？ A：由于晶硅面积不大，因此钙钛矿面积不大，采用210半片；纯钙钛矿面积可以做到很大，但面积越大，效率容易衰减。Q：电池结构是常规的反式结构吗？ A：正反都有。Q：叠层晶硅绒面处理会对效率有影响吗？ A：影响不大，在异质结晶硅的正常范围内，要求更均匀的低值范围内。Q：晶硅寿命25-30年，钙钛矿15-20年，叠层寿命存在短板？A：是。 这是公司产品需要突破的要点之一。 Q：三层采取的是什么结构？ A：采取的是平面结构，更能显示钙钛矿特色Q：如何解决光电损耗？A：光损耗比较好处理，主要是电损耗，其中隧穿层和复合层的处理相对复杂，通过优化材料厚度和工艺。Q：TCO是在异质结就做好了，隧穿层是钙钛矿的时候做是吗？ A：是的。 隧穿层厚度需要优化。 Q：是不是把隧穿层做薄难度比较大？A：不是难度比较大，是要结合具体需求，原理方面没有创新。Q：隧穿层主要用什么设备实现？ A：PVD和ALD。Q：电子传输层？ A：目前做了一些工作，空穴和电子传输层都用涂覆的方法，是可以做的。如果技术突破可以进一步降低成本。 Q：镀膜相关问题？A：有研究过用湿法来做（溶液法），也用蒸镀。 从技术上两种方法都可以，从产业化而言一定是溶液法更好，因为成本低，效率和晶硅相当，生产效率和投资规模上有优势。 Q：钙钛矿面积大小问题？ A：钙钛矿产业化要克服面积做大后均匀性的问题，增强稳定性，叠层的好处是稳定性提升。Q：四端钙钛矿技术？A：有人说四端钙钛矿成本高技术低，但实际上没有这么简单，并不是单纯叠加晶硅和钙钛矿。 半导体集成分为两种，一种是异构集成，一种是异质集成（封装式集成），要用到ALD设备，成本高一些。 Q：钙钛矿背面电极材料？A：金属，实验室用金、银、铜。Q：铜会有氧化问题吗？A：金的效果最好，银问题不大，看能不能降低银成本。Q：银是否会与钙钛矿材料反应？ A：那是做spiro，做叠层上面是半透明电池，还需要溅射ito，做ito时还要做一层介质，银会渗下去，催化钙钛矿分解。解决方案是spiro上做介质，介质上做ito，ito上是银主栅，就不会反应了。 Q：介质材料？A：氧化物。Q：用铜会有这个问题吗？ A：只要加入了介质就不存在分解问题。Q：封装材料？A：没有太特殊的封装材料。