国企进化论|新一代光伏钙钛矿,这道“未来之光”离落地还有多远?
一家传统能源领域的国企,能在最前沿的光伏材料上跑到行业前列吗?
“我们自研的钙钛矿电池组件已一次性通过IEC61215、IEC61730两项国际标准认证,最新一代组件户外实景验证两个半月无衰减,转化效率达到行业领先水平。”山东能源集团钙钛矿光伏项目实施负责人姜京福介绍。
钙钛矿,被称作“未来之光”的第三代光伏技术,正在这家大型能源国企的实验室里加速迈向产业化。
效率和稳定性,像跷跷板的两端
钙钛矿太阳能电池具有理论效率高、量产成本低,可柔性、可弱光发电等诸多优势,2009年才在全球起步,但已是光伏产业公认的迭代方向。它能做刚性组件,也能做柔性薄膜;既能铺在地面电站,也能用于建筑外立面、车顶乃至卫星太阳翼。
但这条路卡在一道世界性难题上:效率和稳定性如同跷跷板的两端,此高彼低。效率冲上去,组件可能很快衰减失效;只保稳定,效率又没有竞争力。
山东能源集团的破题思路是“稳效协同”。
项目团队从材料配方、工艺优化到设备升级展开系统攻关,同时把组件搬出实验室,放到室外实景中接受检验。
“实验室数据再好,放到室外不行也白费劲,用户不看实验室的数据,看的是室外行不行。”姜京福说。两个半月无衰减的实景验证结果,让行业内“钙钛矿稳不住”的固有印象开始松动。
押注新赛道,底气从何而来
山东能源集团为什么布局钙钛矿?答案一半在省里的产业格局,一半在自身的转型需求。
山东光伏装机连续多年领跑全国,市场规模庞大,本土却没有一家组件头部企业,利润和产业话语权大多流向省外。与此同时,晶硅赛道产能已明显过剩:行业数据显示,全球光伏组件制造产能已突破1400GW,远超全球年新增装机需求。
要抢占产业高地,只能换道第三代技术。
对山东能源集团自身而言,生产矿井、产业园区和化工企业有大量用电需求,都是光伏组件的天然应用场景;“双碳”背景下的能源转型,更需要掌握新一代核心技术。
2024年,钙钛矿项目被山东能源集团列为“1号科技工程”,落户济南新旧动能转换起步区,建设100MW中试产线。
起步时几乎是零基础:当时全国能做平米级中试线的企业只有七八家,集中在长三角和大湾区,且对工艺细节守口如瓶。2023年9月,山东能源集团领导带队,组织9名硕博专班跑遍南北,走访高校、科研院所和行业头部企业,形成调研报告,基本确定技术路线,为项目蹚出了第一步。
此后是三个“8个月”的三级跳:第一个8个月,长江以北第一条平米级百兆瓦中试线比计划提前半年建成,首片1.2m×0.6m组件下线效率15.0249%,创下“建设速度最快、首片下线效率最高”两项行业纪录;第二个8个月,平米级单结组件最高转换效率提升至21.59%,位居当时全国行业第二;第三个8个月,主攻效率与稳定性协同提升,一次性通过IEC61215、IEC61730两项国际标准认证,量产效率及室外实证稳定性保持行业领先水平。
每一度电,都在反哺研发
技术研发的价值,最终要靠应用来兑现。
在济南的项目园区,全国首个钙钛矿多应用场景集中展示示范电站已经投入运行:渔光互补、光伏车棚、光伏围墙、建筑一体化等场景集中亮相,日发电量可满足厂区40%用电需求。每一度电都是实测数据,实时回传研发端,支撑组件迭代升级。
立足当下、布局长远,他们的发展蓝图已然铺开:依托现有技术积淀,“十五五”期间建设GW级大尺寸产线,并依托集团权属企业分布广的优势,在山东、内蒙古、新疆“三省五地”分批建设实证基地,从温和环境到恶劣环境,再到极端环境分别开展长周期验证。
支撑这条产线的,是一支年轻的队伍:整个团队72人,专职研发人员45人,平均年龄28岁。这支年轻的队伍已捧回2024年度全国最具影响力单结钙钛矿电池企业、钙钛矿光伏产业十佳领军企业等称号。
这道“未来之光”,离落地还有多远?
山东能源集团规划,两年内,将量产效率提升至20%以上,叠加钙钛矿弱光发电比晶硅增发10%至15%的特性,实际发电能力将与晶硅基本打平,为后续打通产业化应用路径筑牢核心技术基础。
至于“钙钛矿寿命达不到晶硅25年”的质疑,姜京福的回应很务实:“十几年前安装的晶硅组件,转换效率只有百分之十几,现在已经明显落后。光伏技术迭代这么快,不必一味追求超长使用寿命,更应以技术迭代速度辩证看待寿命价值。”
三个“8个月”跑完,山东能源的钙钛矿项目站到了产业化的门槛前。接下来还要回答一个问题:当整个行业迈入规模化生产的节点,先发积累的技术、场景和数据,能否转化为真正的领跑优势。这个问题的答案,写在运转的示范电站里,也写在下一轮“8个月”的接力中。
(大众新闻记者 赵雅南 通讯员 仲昭俊 邹昕 策划 陈晓婉)
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