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突破量产技术壁垒曼恩斯特破解钙钛矿电池大面积涂布难题
作者:管理员    发布于:2024-06-02 01:41   文字:【】【】【

   顺盈注册。在全球气候变化和“双碳”目标下,我国光伏技术近年来飞速发展,经历了晶硅太阳能电池和薄膜太阳能电池后,正逐渐进入以钙钛矿太阳能电池为主的第三代太阳能电池发展阶段。相较前两者,钙钛矿太阳能电池成本低、效率高,被认为是最有希望实现低成本发电的新型光伏技术之一,多家晶硅头部企业均投身其中,积极扩大相关产能。

  但在钙钛矿电池领域,产业化进程依然面临诸多挑战,其中钙钛矿膜层大面积、低成本、高效率的制备是目前产业化的核心难点。围绕上述问题,曼恩斯特(301325.SZ)潜心研发、自主创新,在国内率先推出GW级量产平板涂布系统(涂布幅宽2.4m),该产品现已拥有实物样机,且具备在大面积内开展实验测试及规模量产的能力,开辟了大面积钙钛矿电池涂布的最新路径,给行业未来发展带来新曙光。

  国家能源局数据显示,截至2023年12月底,全国累计发电装机容量约29.2亿千瓦,同比增长13.9%,其中,太阳能发电装机容量约610GW,正式超越水电约420GW的装机规模,成为全国装机量第二大电源形式,在电力能源结构中的地位进一步攀升。

  光伏产业快速发展,眼下却面临着产能过剩、产品价格下跌的现状。2023年年初,光伏组件达到1.8元至1.9元/W的价格高位后,一路下跌,在2023年末已出现0.85元/W甚至更低报价。为了不被淘汰,不少企业开始提升科技水平、降低成本,更具成本优势的钙钛矿太阳能电池技术已成为未来行业竞争的关键。

  钙钛矿膜层的产业化制备技术有多种,不同技术工艺的难度也各有不同,目前国内钙钛矿膜层制备的主流方案还是以狭缝涂布为主。钙钛矿光吸收层是一种半导体材料,除了要均匀地涂布外,还必须控制结晶质量,减少晶界和缺陷的产生,而且要加上溶剂萃取、退火结晶等后续工艺,需要与涂布紧密配合;同时,钙钛矿湿膜溶剂易挥发,一旦涂布成膜过程时间过长,容易造成起始和结束位置结晶形貌的重大差异,这些都对涂布技术提出了更高要求。

  作为核心工艺环节,涂布对钙钛矿电池的效率和寿命有着至关重要的影响。尤其在实验室迈向中试以及GW级量产的过程中,如何使得大面积涂布保持良好的均一性(包含始端和末端)、如何尽可能间距更短地除边、更快速地涂布且避免膜破、保持结晶的均一性(风刀和VCD的均一性)等问题,均是钙钛矿电池产业化进程需要解决的重要课题,大面积涂布亟待技术突破。

  曼恩斯特作为国内涂布技术领域的领军企业,基于涂布技术的平台化特征及工艺引领装备的成熟机制,依托多年沉淀的智能制造技术,公司正在积极推进钙钛矿太阳能业务的布局,目前,公司涂布产品涵盖GW、中试以及实验室的单结、叠层涂布设备,可以根据不同客户的要求快速响应,提供手套箱、自动化等定制化涂布整线技术解决方案,助力客户电池(组件)转化效率大幅提升。

  从竞争格局来看,日本东丽、韩国三兴机械等国外厂商在制备钙钛矿膜层的精密涂布设备领域具备较强的技术优势。但近年来以曼恩斯特为代表的国内企业不断实现技术突破,打破了国外垄断,正持续加快国产替代进程。

  作为国内首家拥有2.4m涂布模头、高精密注射泵及辅助结晶等多项自研技术的国家级专精特新“小巨人”企业,曼恩斯特现已具备GW级量产平板涂布系统产品(涂布幅宽2.4m)的供应能力,节拍快,除边小,纳米级的大面积涂层厚度可控性强,膜厚均匀性高,在提升效率和克服工艺难题上取得了突破性进展,该产品现已拥有实物样机,且具备在大面积内开展实验测试及规模量产的能力,为国内钙钛矿电池制备的规模化量产叩响了大门。

  由于钙钛矿的晶体结构特性,随着制备面积的增大,如果不能对其进行完全干燥,将会产生结晶而导致表面出现缝隙或气泡,从而影响电池的稳定性。曼恩斯特自主研发的真空干燥预结晶系统,采用高密闭性真空腔体,具备快速抽气能力,掌握多段式压力下降控制逻辑,支持极限底压和压力保持功能,更加适合钙钛矿辅助结晶的需求。

  2024年年初,上海证券报曾报道,最近两年晶硅企业快速完成了“从质疑钙钛矿到理解钙钛矿,再到加入钙钛矿”的转变。预计2024年晶硅企业对钙钛矿技术的投入将有增无减。据部分企业公开的钙钛矿-晶硅叠层电池开发时间表显示,晶科能源计划2026年开发出效率34.0%以上的钙钛矿/TOPCon叠层电池;东方日升计划2027年开发出功率850W以上、效率30%的钙钛矿叠层电池;通威股份预计在2024年建成钙钛矿-晶硅叠层电池中试线。

  在新技术“淘金热”中,设备企业作为“卖铲人”,往往可先行感知下游建设的动向。2023年8月,曼恩斯特与中国科学院深圳先进技术研究院共同组建的钙钛矿薄膜太阳能电池联合实验室正式揭牌成立,该实验室是钙钛矿光伏器件机理探索和钙钛矿电池制程工艺研究的重要平台,通过自研的定制化涂布模头、高精密注射泵等关键技术,形成了大尺寸钙钛矿产业化“配方-工艺-设备”协同研究的开发能力,完成了大面积溶液薄膜均匀涂布及结晶一体化布局。

  据曼恩斯特披露投资者关系活动记录表显示,公司在钙钛矿太阳能领域已形成稳定的市场拓展及产品交付能力,实验线及中试线的订单规模持续增加,部分订单也将在今年经客户验收后逐步完成收入确认。

  长期来看,根据中国光伏行业协会数据,中商产业研究院分析师预测,2026年钙钛矿电池新增产能有望达16GW,2030年将达161GW,未来发展空间较大。目前,钙钛矿设备仍处于探索期,以定制化需求、试验性需求为主,设备产能也较小,目前100MW线亿元左右,换算至GW产线亿。预计实现GW级量产后,由于规模效应和产线优化,设备投资有望实现明显下降。结合中商情报网的预测数据,经财信证券预测2025年在乐观、中性、悲观估计下对应42.5、34、22.5亿元设备市场空间,2026年对应154、112、84亿元设备市场空间。

  面对庞大的市场空间,曼恩斯特未来将持续保持对相关技术路线的关注及研究,积极抢抓钙钛矿机遇,不断进行版本的迭代升级,以优质的产品和专业的服务为客户持续创造价值,以领先的涂布解决方案助力钙钛矿产业化发展,携手行业创造更加高效、可持续的未来,共赴星辰大海。

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  • 脚注信息
    友情链接: 光伏企业有限公司