黎元新能源：钙钛矿光伏电池引领者
金色光丰木文化
2024-05-15 17:50
上海
光伏电池行业迎来变革契机，全球公认的“唯一具有商用前景的下一代光伏技术”的钙钛矿电池，有望颠覆晶硅电池的市场格局。

不管是光伏头部企业隆基绿能、通威股份，还是钙钛矿技术研发企业极电光能、协鑫光电、纤纳光电、黎元新能源（无锡）科技有限公司（以下简称：黎元新能源），以及具有高校、科研院所背景的万度光能、众能光储等，均开始下场竞逐，抢占行业竞争制高点。

“晶硅电池的转化效率已经接近技术天花板，光伏电池未来发展需要有新的技术突破。”黎元新能源CTO陈汉博士对《投资有道》表示，钙钛矿电池由于更高的转化效率、更低的成本以及弱光发电性能好等优势，逐渐成为行业发展新方向。

黎元新能源2016年就在钙钛矿电池技术研发方面获得突破，2023年9月引进战略投资者，自创的“软膜法”薄膜制备技术攻克了产品稳定性难题，并完成100MW中试产线的前期设备投入。

黎元新能源成立于2016年4月，由上海交通大学教授陈汉博士联合创立。

2016年12月，黎元新能源和上海交通大学研发团队合作研发，当年获得了面积36平方厘米、能量转化效率12.1%电池组件的成果，得到了国际权威认证机构——日本产业技术综合研究所（AIST）的认证，是当年世界最高效率钙钛矿太阳电池模块。

彼时，新华社作了详细报道，称上述研究攻克了大面积制备钙钛矿电池组的技术瓶颈，对推动其大规模产业化进程有着重要意义。中国政府网进行了全文刊载。

陈汉博士表示，公司的研发成果极大推动了低成本钙钛矿电池的研究和未来大规模产业化的进程。

钙钛矿电池因转换效率高、成本低、应用场景广等优势，近年获得市场青睐，并有望替代晶硅电池，成为下一代高效光伏电池。

众所周知，我国光伏晶硅电池行业通过20多年的发展，技术和市场已经非常成熟，晶硅电池的转化率已经接近29.4%理论极限值。

从行业角度看，2023年光伏行业市场需求依旧活跃，但从下半年开始，光伏组件价格明显下跌，到年终投标价几乎腰斩，从而严重影响四季度的盈利能力。

据公开数据，2023年全球光伏新增装机超400GW，较2022年大幅增长超70%。其中，我国光伏新增装机规模为216.88GW，较2022年同比增长148.1%，新增装机规模和增速均创历史新高，并以超50%的全球新增装机占比引领全球市场增长，连续第11年蝉联全球新增装机量首位。

然而，在此过程中，行业竞争压力日益突出。近年来，各地光伏新建扩建投资项目大干快上，上下游产能扩张，加之大量跨界者涌入，导致各环节产能短期内急剧增加。2023年光伏产品价格急速下跌，尤其2023年第四季度以来，组件招投标价格屡创新低，组件价格跌至1元/W以下。

据InfoLink数据显示，2023年硅料（多晶致密料）价格下降约70%，硅片及电池片（PERC 182）价格下降约60%，组件（PERC 182）价格下降约50%，这对企业的盈利水平造成了巨大影响。短期来看，光伏行业各制造环节盈利空间被压缩。

多家券商研报指出，基于产业竞争加剧，价格快速下行，下调光伏行业盈利预测。如东海证券4月初发布研报指出，预计硅片将出现减产，目前已经有一家一线企业开工率降至80%左右。4月总排产将跌回70GW左右。目前硅片库存持续累积，拉晶厂库存来到40亿片左右，硅料排库压力尚在，在基于当前排产规划下，预期短期硅片价格仍将持续下行。而受到硅片大幅跳水的价格影响，电池端价格也开始出现松动下跌，电池厂获利空间或将减少。

与此同时，光伏新增装机也有下滑趋势。根据国家能源局数据，今年3月份全国新增光伏装机9.02GW，同比下滑32%。

为此，近年来，头部光伏企业都将目光瞄准了钙钛矿电池，作为公司未来发展的突破口。

“终极”电池技术路线？

从当前研究的理论层面看，钙钛矿叠层电池具备更好的转换效率。

东海证券研报称，钙钛矿电池利用钙钛矿结构材料作为吸光材料，属于第三代高效薄膜电池，双结叠层钙钛矿电池可达45%。

钙钛矿是ABX3结构立方晶系化合物的统称，A、B、X位被三种不同类型的离子占据，每个类型对应种类丰富的具体离子，不同的离子组合可以获得物理特性不同的钙钛矿材料。A位离子决定钙钛矿材料的体系，目前常用甲胺离子、甲脒离子、铯离子，B位通常为二价阳离子，X位为卤素离子。

1994年，研究人员发现有机-无机钙钛矿材料的电学性质会随着晶体维度的变化而变化，为其应用于光伏领域提供了可能性。

2010年，Henry Snaith创立了全球第一家钙钛矿光伏电池公司Oxford PV。同年，范斌等人成立中国第一家从事钙钛矿光伏电池的公司——厦门惟华光能。全球钙钛矿电池研发进入快车道。

到2013年，钙钛矿电池被《科学》杂志评为当年十大突破之一。

2016年，从日本留学归来的陈汉博士，创立了黎元新能源；同年，纤纳光电、万度光能等公司相继成立；这一年钙钛矿电池行业的政策正式发布，惟华光能被协鑫集团收购，钙钛矿电池转换率获得重大突破等事件发生。因此2016年也就被市场称为钙钛矿电池创业元年。

钙钛矿电池作为第三代太阳能电池，除了转换率突出，成本低也是一大优势。钙钛矿电池原材料廉价易得，且组件工艺流程简短。东海证券研报透露，目前100MW中试线投资额为0.7亿至0.8亿元，达到量产成熟度后，单GW产能预计仅需5亿元投资额，同时组件成本预计为0.5至0.6元/W。

此外，钙钛矿电池另一个突出特点是弱光发电性能好。

陈汉博士介绍，通过改变钙钛矿材料的化学组分，可以调节其吸收光的波长。调到不同波长的钙钛矿层可以堆叠一起，也可以堆叠在传统的晶硅太阳能电池上，形成能够吸收更多太阳光谱的电池。“即使在阴天、雨天，也能保持较高的光电转换率。”

正是钙钛矿的多种优点，使其越来越受到光伏行业的重视，并被全球公认为“唯一具有商用前景的下一代光伏技术”，甚至有望成为“终极”电池技术路线中的产业共赢方案。

广阔的应用场景

目前，光伏行业有两种不同的路径发展方向，一是以发电为主的传统光伏，二是以“发电+建筑”为主的建筑光伏材料。

早在2022年5月，国家发改委、国家能源局发布《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》，提出完善光伏建筑一体化应用技术体系，壮大光伏电力生产型消费者群体。

2024年3月，国家发改委、住建部发文《加快推动建筑领域节能降碳工作方案》，指出：“制定完善建筑光伏一体化建设相关标准和图集，试点推动工业厂房、公共建筑、居住建筑等新建建筑光伏一体化建设。”

目前普及的太阳能电池中，95%以上是晶硅电池。但晶硅电池的一个缺点是不能太薄，需要一定厚度且不透光性，所以晶硅电池重量为每平方米10至15公斤，这只能安装在强度较高的建筑物顶或楼顶等地，对于玻璃幕墙这种建筑光伏一体化（BIPV）就不太适用。

而钙钛矿是一种晶体结构，钙钛矿电池是利用碘、铅等结晶形成的薄膜来发电，重量仅为晶硅的十分之一左右。而且钙钛矿电池透光性好，不影响建筑物外墙美观。

另外，晶硅电池受光照角度影响较大，钙钛矿电池基本不受影响，甚至可以利用室内光线进行发电。

目前，BI PV是光伏行业新兴应用场景，正处于爆发增长阶段。据国际能源署光伏项目组（IEA-PVPS）预测，欧洲光电建筑市场增长约为每年200MW至300MW，全球光电建筑市场增长约为每年1GW。而我国既有建筑改造的光伏装机潜力达100亿平方米，新建建筑每年新增光伏装机潜力达1.2亿平方米。

在住建部“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划中，计划到2025年，新增建筑光伏装机容量达到50GW，城镇建筑可再生能源替代率达到8%。

陈汉博士介绍，根据已有大楼改造和新增建筑的市场需求，保守测算，我国建筑光伏一体化的市场需求超过一万亿元。

除了玻璃幕墙应用场景，基于薄膜的柔性特点，钙钛矿电池还可应用在穿戴光伏、新能源汽车等领域，以及现代农业、大型地面电站场景。在技术持续突破、市场前景广阔和国家政策支持的背景下，近几年，钙钛矿电池热度不断提升，社会资本蜂拥而入。

2021年初，纤纳光电完成C轮融资，由三峡资本、京能集团、衢州金控、三峡招银等资方投资3.6亿元。

2021年10月，极电光能获碧桂园创投、九智资本、建银国际、云林基金等机构2.2亿元投资。

2022年，协鑫光电完成两轮融资，金额数亿元，投资机构包括腾讯、淡马锡投资、红杉中国、IDG资本等。

行业引领者

2023年9月，黎元新能源完成A轮融资，引进了战略投资者，神宇股份、柳州金控明德跃升股权投资管理中心（有限合伙）等投资数千万元，用于筹备100MW中试产线的前期设备投入。

据悉，黎元新能源技术团队来自上海交通大学，产学研高度联动，公司拥有32项相关技术发明专利，授权专利18项。同时，高管团队拥有多年新材料产业、商业化经验。

陈汉认为，目前，钙钛矿技术在稳定性和大面积制备方面仍存在缺陷，技术尚处于产业化初期阶段，大多处于100MW中试阶段，而且多种技术路线并存，商业化量产方面还不成熟。

隆基绿能此前也表示，公司钙钛矿电池技术目前处于实验室研发阶段。

根据介绍，通过多年技术研发，黎元新能源独创“软膜法”薄膜制备技术，将大面积钙钛矿组件的均匀性提升至97%，并首创使用石墨烯等材料，提高器件效率及稳定性。

目前，黎元新能源钙钛矿电池的反式器件效率超25%，大面积组件效率超19%，处于行业领先水平。使用寿命方面，通过实验室测试，稳定性突破IEC国际光伏标准，换算使用寿命超20年。

陈汉告诉《投资有道》，公司自主研发的软膜法狭缝涂布技术，利用毛细作用和表面张力调控薄膜涂布，利用压力作用和无溶剂，前驱体调控薄膜涂布，利用超疏水软膜，实现连续大面积均匀薄膜涂布制备，平米级薄膜厚度均匀从传统方法92%提升至97%以上，能同时保证效率、稳定性、大面积大规模生产。

商业化项目应用方面，极电光能的全球首条GW级钙钛矿组件生产线即将封顶，协鑫光电的GW级钙钛矿生产基地正在建设中，纤纳光电的1兆瓦钙钛矿地面光伏电站正式落地，黎元新能源百兆瓦中试产线即将完成。

目前，黎元新能源已经为大面积钙钛矿组件规模化商业应用未雨绸缪，近期与多家建筑龙头企业签订合作意向，大力推广建筑光伏一体化项目。

融资方面，“公司计划进行B轮融资，引进新的战略投资者，用于产线投入和技术升级迭代。”陈汉表示。