效率的提升,尤其钙钛矿与钙钛矿叠层电池的效率突破,正在带来更大想象空间,而与晶硅相比,低成本则看起来更像是它与生俱来的天赋。
与复杂工序和烈焰灼烧下诞生的硅片不同,制备工艺简单的钙钛矿在介于室温与100度之间的环境里,安静地出生于实验室的瓶瓶罐罐里。
某种程度上,它很像菜品的研发,起初,食材只有三四种,后来随着口味需求提升,不断有新调料加进来,菜名保持不变,但变得更好吃了。
现在,要生成性能更优的钙钛矿晶体,化工原材料已经由之前的几种增至十几种,即便如此,这一部分也只占去钙钛矿太阳能电池总成本的5%。
晶硅永远只是晶硅,而生就便宜的钙钛矿却拥有根据需求不断优化的可能,从材料本身来看,钙钛矿已经胜过一筹。
而生产制造工艺与晶硅太阳能电池庞大的流程身躯比,则更显身段轻盈。
硅料、硅片、电池、组件,晶硅太阳能电池每个环节都有大厂从事生产——硅料大佬有通威和协鑫;行业市值最高的隆基稳坐硅片第一把交椅;通威、晶科、天合在电池环节享有话语权;最没含金量的组件领域,也有阿特斯等大公司坐镇。
这是个非常昂贵的事情,它意味着产品通常要在供应链停留多个工厂数个环节,这些工厂分布在全国各地,从硅料到组件,走完流程最快也需三天。
但诸如昆山协鑫光电这样的头部钙钛矿公司,却已能将整个产业链价值高度浓缩在一个100兆瓦的单一工厂里,把从玻璃、胶膜、靶材、化工原料进入到组件成型的全过程,控制在45分钟之内——
✪ 目前国内钙钛矿太阳能领域商业化进程走得最快的昆山协鑫光电,可以把整个生产过程控制在45分钟之内。
钙钛矿溶液在实验室的瓶瓶罐罐里合成后,被送至生产线;带有正电极的玻璃经过自动化清洗后,进行第一道真空镀膜、激光划线,刻出第一道槽,涂布(Coating)钙钛矿,之后结晶,再以激光刻出第二道槽,实现串联。
真空镀上背电极(PVD)后,开始第三道激光划线,第四道激光清边,完成后装背板,加热之间的胶膜,使玻璃与前述材料粘在一起,形成夹心结构,一个前后玻璃、中间夹有钙钛矿和电极的组件就此完成。
事实上,因为涂布和PVD工艺的应用,让钙钛矿太阳能电池的生产制造更接近面板行业。
如同盐水蒸发留下盐粒,涂布是将钙钛矿溶液涂在玻璃基板上,然后通过加热或其他手段使溶液挥发,晶体就会铺展在玻璃上,肉眼看,是镜面,显微镜下,则是几百纳米晶体,像蜂巢一样拼合在一起,结构越均一,效率越高。
这是整个工艺中含金量最高也是难度最大的环节,需要在绝对无尘的超净间完成,除了涂布法,物理手段的真空沉积法也被应用,但前者是量产化和商业化最适合的方式,已是行业主流共识。