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纤纳光电:领航光伏产业绿色转型,助力近零能耗建筑发展

作者: 来源: 发表时间: 2020-07-24

MicroQuanta: Leading Green Transformation of
Photovoltaic Industry and Contributing to Development of Near-Zero Energy Buildings  
纤纳光电:领航光伏产业绿色转型,助力近零能耗建筑发展
■ 李跻嵘

伴随经济社会的发展,全球能源需求不断攀升,传统化石燃料带来的温室气体排放和气候变化恶果加剧影响生态环境。面对需求更多、排放更少的双重挑战,开发绿色清洁、高效率、低成本的新能源成为最佳选择。杭州纤纳光电科技有限公司(简称:纤纳光电)专注于第三代新型光伏技术——钙钛矿电池的自主研发,以清洁高效平价电能助力近零能耗建筑发展,因此荣登国际融资2020(第10届)“十大绿色创新企业”榜
关键词:钙钛矿薄膜光伏电池技术;光伏产业;光伏发电玻璃;建筑光伏一体化


海归精英团队攻关光伏新材料,革命性成果屡破世界纪录

太阳能作为绿色清洁能源,近年来发展迅猛。彭博社数据显示,在过去20年里全球光伏装机容量复合增长率达到30%。未来,能源需求的增长还将为太阳能带来巨大的市场空间。据国际能源署预测,2020~2030年间全球光伏年新增装机量将迎来200GW峰值,到2050年累计装机量将达到4600GW。
光伏产业新兴技术的领军高新企业——纤纳光电致力于探索钙钛矿前沿技术、绿色低碳新型制造以及建筑光伏一体化发电应用,为智慧城市、绿色建筑、多能互补建设提供灵活多样的新光伏全产业链智能解决方案。该公司拥有以研发和生产人员为主体、规模近70人的团队,由师从光伏领域国际权威专家学者、专业研究光伏技术与材料的海归博士领衔,核心成员入选中共中央组织部青年海外高层次人才引进计划和浙江省钱江人才计划,获得浙江省海外高层次人才及特聘专家称号,被《福布斯》杂志评为“亚洲30岁以下杰出人才”,兼具强大的科研实力与丰富的实战经验,成为自主创新的坚实基础。
纤纳光电攻关的新材料——钙钛矿光伏材料通过人工合成获得,采用有机无机混合结晶材料作为光吸收层,具有合适的能带结构,与太阳光谱匹配,光吸收性能良好,弱光响应能力强,很薄的厚度能够吸收几乎全部的可见光,光电转换效率高。该公司坚持自主创新,采用钙钛矿溶液打印法,在类似传统光伏组件大小的基底上制备出高质量、高效率、低成本的钙钛矿薄膜,目前掌握40余项专利,创新成果被国际权威期刊《Nature》和《Science》引述。将钙钛矿小组件光电转换效率从2017年的15.2%一路提升至2019年的18.04%,连续五次突破世界纪录,被“太阳能之父”马丁·格林教授与多国科学家联合编撰的《太阳能电池效率纪录表》以及美国国家可再生能源实验室的《全球冠军光伏组件效率图》收录,系中国唯一一家连续上榜的机构。钙钛矿大组件通过欧洲权威机构严格检测认证,转换效率达到11.98%,超越该领域具有较强代表性的日本东芝公司。面向应用端的300.74cm大组件转换效率达到14.30%,被中国可再生能源学会光伏专业委员会的《2019年太阳电池中国最高效率表》收录。该公司还攻克了钙钛矿电池组件稳定性的世界级难题,经TUV北德集团检测符合国际电工委员会标准,在湿热、温度循环、UV老化和光老化等测试项目中取得功率衰减不超过5%的优异成绩,具备薄膜光伏组件进入市场前非常重要的准入条件。

深耕颠覆传统技术的钙钛矿薄膜,清洁高效平价电能为建筑行业带来新商机

传统的建筑行业是高耗能高污染产业,随着生态文明建设的逐步推进和环境保护理念的日益深化,节能环保、绿色低碳已成为全行业创新发展的重要共识与趋势,建筑光伏一体化以其低空间成本、低输变电成本、低综合安装成本等优势成为转型升级的主流方向,为新型低碳建筑与光伏技术创新带来发展机遇。
传统光伏产业应用的第一代晶硅技术和第二代铜铟镓硒、碲化镉薄膜技术,存在产能过剩和部分材料有毒性或受到稀有金属储量限制等问题,生产过程排放四氯化硅、氯化氢、酸液、非甲烷总烃、有机物和不溶解的胶合剂、氮氧化合物、氨氮和粉尘等污染物,冶炼提纯加工耗能较大。特别是主流晶硅技术产品度电成本约为0.6元~0.7元/度,高于电网售电成本,第二代光伏产品转换效率低而加工成本相对较高,严重制约太阳能技术的普及与可持续发展。
作为传统光伏技术的迭代更新和多元化补充,纤纳光电自主创新的第三代钙钛矿薄膜光伏电池技术,从运行原理、原料、工艺流程等方面进行科技革新,实现原料提纯和组件生产等环节绿色无污染,使用过程节能环保,真正做到以清洁方式生成清洁能源,实现绿色可持续发展。与同为第三代的有机太阳能电池、染料敏化电池等相比,该技术效率增速迅猛、在业内独树一帜,其稳定性和大面积电池光电转换效率表现出众,是最重要的光伏技术新方向,可广泛适用于大型地面电站、分布式工商业电站以及单体建筑、民用建筑、公共建筑、多层和高层建筑等领域,亦可按照客户需求进行定制,以满足不同场景对建筑美观的要求。与传统光伏电池技术相比,新技术的最大特点是制备成本低、运行效率高,其材料成本仅为传统光伏材料的1/20,大规模量产后成本可降低至传统电池的一半左右,最终发电价格达到与当前煤电价格相当的0.2元~0.3元/度,高性价比优势有望实现光伏发电平价上网,不但终结长期困扰光伏行业发展的高成本难题,而且还助力近零排放建筑从概念走向现实,创造出巨大的商机。

全新供应链推动钙钛矿技术产业化,中国绿色制造有望重塑全球能源格局

纤纳光电2016年获评第五届中国创新创业大赛优秀企业,2019年夺得第六届“创青春”中国青年创新创业全国总决赛金奖,创新技术的商业价值和市场前景得到充分印证,从赛场走向市场,研发成果产业化正当时。由于钙钛矿薄膜材料属于全新的半导体材料体系和创新技术路线,该公司自主研发全新的制备工艺流程和生产设备,通过实践不断积累经验和优化改进,已形成一条较为完善的钙钛矿薄膜光伏供应链,为规模化量产打下良好基础。
当前,该公司科研成果尚处于转化阶段,20MW中试线已建设完成,首批钙钛矿商业化大组件产品于2019年8月成功下线。入选2018年浙江省重点建设项目的全球首个钙钛矿产业基地已在衢州竣工,一期工程占地68亩,包含半导体车间、动力、合成、仓库、办公、宿舍等设施,预计2020年建成小批量生产线并投产运行。这标志着钙钛矿这一革命性技术规模化生产在即,未来光伏发电玻璃年产量将达到20万~25万平方米。
随着第三代钙钛矿薄膜光伏技术的不断成熟,以纤纳光电为代表的新型光伏企业正在成为中国实现清洁能源战略的生力军和引领光伏产业绿色转型的重要力量。该公司积极参与浙江杭州、衢州的城市未来社区低碳建设和多能集成产业化示范工程,将绿色能源解决方案与周边建筑景观深度融合,为绿水青山、美丽中国的生态文明建设尽一份力。同时,该公司还积极响应中国政府“构建全球能源互联网”的倡议,及时启动相关技术专利的全球性布局,使得绿色光伏技术及产品具备出口条件,在不远的将来服务于范围更加广阔、能源需求持续扩张的海外市场。

结语

正如麻省理工宁波(中国)供应链创新学院院长、清华大学货币政策与金融稳定研究中心副主任郭杰群评委的点评:“钙钛矿电池是继晶体硅电池、薄膜电池之后的第三代光伏电池的突围者,其飞速提升的效率和前景吸引到很多投资者。纤纳光电研发生产人员优秀,研发成果中试完成,生产线成熟,未来发展潜力可期。”

作者系国际融资“十大绿色创新企业”评选项目工作组调研员


50评委专家团对纤纳光电的推荐词精选

王靖(甸唐能源科技(上海)有限公司董事长)
推荐词:光伏产业绿色转型的希望之星。
杨志(中国人民大学经济学院教授、气候变化与低碳经济研究中心负责人,哈尔滨工业大学马克思主义学院院长)
推荐词:人力资本雄厚,科技工艺成熟,全产业链竞争潜力巨大。
吴隽(中认畅栋(北京)投资有限公司执行董事)
推荐词:钙钛矿在太阳能电池的应用上具有很大潜力,稳定性、转化率、降低成本等关键难点的突破,必然成为未来能源结构调整的重要手段。
马向阳(高兴资本集团有限公司董事长)
推荐词:狠抓科技研发、瞄准世界先进水平、不断进取是纤纳光电领先同业的不二法则,也是企业不断创新、发展绿色经济策略的先锋范例。现代企业的竞争,归根结底就是科技水平的竞争。
孙太利(天津市庆达投资集团有限公司董事长,第十一、十二、十三届全国政协委员)
推荐词:钙钛矿薄膜材料属于全新的半导体材料体系和创新技术路线,已形成一条较为完善的钙钛矿薄膜光伏供应链,为规模化量产打下良好基础。
王建新(中国能源研究会能效与投资评估专业委员会副秘书长、中国循环经济协会节能与代用专业委员会高级专家)
推荐词:第三代高性价比光电材料产业化探索的领跑者。


独立评审团对纤纳光电的推荐词

纤纳光电深耕光伏第三代钙钛矿新材料,光电转化效率有望近期突破多晶硅,领先的颠覆性技术成果广获国际权威认可,自主研发的钙钛矿薄膜电池生产和使用全过程既节能环保、稳定性出众,又有显著的性价比优势,解决了传统技术材料受限、生产排污、转换效率低、生产成本高等难题,大规模应用后可实现光伏发电平价上网,是光伏产业绿色转型的领航者之一。


纤纳光电常务副总经理颜步一答评委问(摘要)


田立新(德同资本管理有限公司创始合伙人)问:目前市场竞争情况如何?国家推动领跑者计划对低效组件有何影响?市场推广情况如何?
答:目前市场上没有同类钙钛矿产品销售,纤纳钙钛矿组件是全球首个实现商业化的组件。在绿色建筑市场上,同类型产品还包括CdTe和CIGS等其他薄膜类太阳能电池。钙钛矿组件相较这些组件有明显的成本优势和效率优势,其产品在色彩等方面的形态也更丰富,更易受市场青睐。
邹力行(中国社会经济系统分析研究会常务副理事长)问:钙钛矿光伏技术与材料性价比如何?
答:钙钛矿材料取材于自然界中储量丰富的矿物以及碳氢氧,其材料成本极低,仅为其他传统光伏材料的1/20。组装成组件后,组件整体成本也只有传统光伏组件的1/2到1/3,但是其发电效率却可以与传统光伏组件相接近,因此具有很高的性价比。
董贵昕(北京尚融资本管理有限公司管理合伙人)问:加快大组件量产和产业化,目前还存在哪些问题?
答:产能爬坡,增效降本,尤其是产线降本。
陈卫东(中石化油田服务有限责任公司独立董事、东帆石能源咨询(北京)有限公司董事长、民德研究院院长)问:对未来光电转换效率提高的预测?贵公司产品市场前景和盈利的能力如何?
答:钙钛矿组件的理论极限效率为31%,预计未来3~5年将持续保持每年1%的增长。中国现有建筑可安装光伏面积30亿平方米,每年新增建筑可安装光伏面积1.5亿平方米,市场总量约20GWp,对应的市场规模在2000亿人民币左右,纤纳光电预计在未来3~5年逐步提升在这一市场的占有率至10亿级以上水平。
张烁(五矿发展股份有限公司创新部总经理、五矿龙腾创新科技(北京)有限责任公司总经理)问:工业化应用的条件是否成熟,0.3元的发电成本十分诱人,但设备占地、维护频率、维护成本、能耗效率等问题是否能够妥善解决?
答:0.3元的发电成本已经充分考虑了设备、场地、维护、人力、能耗等方面的因素。因为有20MW的建设经验以及100MW产线的数据,这些数据已较为精确。



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