万物皆周期,光伏从进入市场化开始,就经历过几轮的周期,在每一轮的周期性变化中都会发生主流技术、商业模式的更迭。
⬆敦煌西郊
技术更新、市场饱和、资金浪潮、政策打压都会导致光伏企业出现周期性的不同产业阶段。
1光伏因为什么内卷?近期有关光伏头部企业出问题的传言一个接一个,部分消息称隆基出现严重的危机,但大概率不是事实,可能只是谣言。
隆基绿能可能会出现大范围的货物挤压,但不太可能立刻倒闭。每一家公司都不可能每年准确抓住市场趋势,甚至每次都能够逆势超越周期。
尤其科技型企业会因为技术创新等因素出现非常多的不确定因素,对于企业,需要用比较灵活的策略应对风险。
⬆上海闵行
协鑫集团董事长朱共山在刚刚参加的“SNEC PV+第十七届(2024)国际太阳能(000591)光伏与智慧能源(600869)(上海)大会”开幕式上谈到:“当前,光伏行业遭遇“史上最强内卷”,供需严重错配,产业步入冰河期。截至目前,硅料、硅片、电池、组件四大环节,基本上跌破现金成本,全产业链集体承压。光伏产业本轮震荡周期内,整体产能扩大了约3倍,但利润率下降了70%左右。唯有核心技术突破,才能带来产业上限拓展和内卷生态改善。”
⬆钙钛矿电池
据他的想法,我们可以看出,光伏行业已经从一个低技术门槛的行业过渡到需要一定技术研发水平的行业。
市场正在淘汰一批没有技术创新战略考量的企业,在技术创新上面没有投入研发的企业在当前的市场没有竞争力,在接下来的市场中没有生存空间。
在当前的市场主流技术方向也发现了改变,朱共山表示,“下半年,随着相关吉瓦级项目投产倒计时,钙钛矿即将实现从0到1的关键一跃。钙钛矿叠层效率的起点,超过了晶硅组件效率的终点。未来十年,钙钛矿都将处于黄金时代。”
他谈到的钙钛矿电池是一种依靠化学反应吸收太阳能再转化成电能的特殊材料,这种材料成本低,多晶硅的材料做实验的机器需要数百万人民币,钙钛矿电池的实验设备要便宜很多。
⬆钙钛矿实验室
除了协鑫光电在投入研发做钙钛矿电池,极电光能、隆基绿能、仁烁光能、脉络能源、耀能科技、无限光能、众能光电、晶澳科技、晶科能源、天合光能、通威股份、东方日升、爱旭股份、中来股份、杭萧钢构、奥联电子等企业均有涉及这方面的研发。
在过去5年,光伏行业的从业人员同样认为好的市场行情会永远持续下去,直到去年市场出现大量货物积压,行业里面的氛围才悲观起来。
市场始终都在不断变化,不会存在永远保持增量的市场,不少企业和个人面对内卷的应对方法往往是更加努力的继续内卷下去,继续专注已经被淘汰的技术,寄希望于其他方式给企业盈利,协鑫的董事长朱共山已经给这个问题开了药方,要解决内卷,就必须依靠技术创新给企业带来核心竞争力。
2 钙钛矿电池形成新的方向2009年日本横滨大学宫坂组开发出钙钛矿的电池,并发布第一篇钙钛矿的文章,当时这个电池的发电效率达到2%~3%。
近些年钙钛矿电池的发电效率提升,引起资本和企业的关注,2023年,钙钛矿电池的光电转换效率实验数据最好的小组提升到29%。
⬆钙钛矿石
到今年,隆基绿能的钙钛矿电池光电转换效率高达34.6%,获得欧洲太阳能测试机构(ESTI)的权威认证。
钙钛矿电池材料的稳定性比较差,因为钙钛矿属于化学反应类型的光电转换装置,会受到环境的潮湿度、水分、材料纯度等因素的影响。
⬆钙钛矿实验
宁德时代并非光伏企业,也投入到钙钛矿电池材料的研发中,因为不少光伏、电池、金融企业认为按照他的效率、稳定性和成本来综合对比,钙钛矿电池具备比较强劲的商业化前景。
钙钛矿电池需要经历“重大技术突破”才可以实现商业化,以AI方面的技术突破为例,在深度学习进入计算机视觉的研究之前,图像和视觉方面的信息处理问题都是有很大的瓶颈的。用各种数字图像处理的方法,做这些任务比如图像分割,准确率多年陷入瓶颈。但是自从把深度学习引入了计算机视觉。这个行业就开始有非常大的进步和发展。举个例子。12年Hinton的那篇AlexNet几乎把图像分类的准确率拔高了15%。
传统的硅基电池将光电转换效率提高到29%,花了60年时间,钙钛矿电池仅用10多年时间做到将光电转换效率提高到34.6%。
相比上一代硅基电池技术,钙钛矿电池的分子具有非常好的吸光性能,我们现在看到的关于钙钛矿电池的光电转换效率一般是在实验室的数据。
⬆钙钛矿电池实验
从实验室到产线上制造出完整的产品,光电转化效率需要再次验证,在实验室的钙钛矿电池材料比指甲盖还小,但是在工厂的产线上钙钛矿电池的材料由大面积的片状材料拼接而成,终端产品往往是安装在别墅屋顶、工厂屋顶等地方的大面积光电转换材料,因为面积和使用场景的不同,具体的光电转化效率就会不同了。
在现实中的应用场景,钙钛矿电池系统还需要考虑到在盐城的湖面上,在阿勒泰的雪山上,在敦煌的戈壁滩上,雪水、雨水、潮湿都会阻碍钙钛矿电池的光电转换效率,这需要技术开发团队在未来制造出隔绝环境的材料,是否能够实现这一点有待验证。
光伏企业要提高光电转换效率通常要做的是针对项目进行“检查、穷理、治病、开药”,比如科学家发现太阳能电池产生的载流子损耗,最为严重的是表面而非内部(原因是因为电池表面存在大量的空共价键和缺陷),因此提出了太阳能电池钝化工艺,极大的提升了太阳能电池的效率。再比如科学家发现电极是造成电池效率损耗的另一个瓶颈,所以目前正在开发大量的工艺,比如选择性载流子接触,来解决太阳能电池的电极损耗问题。
这个过程和药企的药物开发的过程非常相似,研发风险管理体系的流程也是类似的。
Stabler-Wronski效应(随着光的入射和电流的通过,器件的发电效率不断降低)对所有太阳能电池都是存在的。这个和材料的结构有关。晶体硅电池的S-W效应,就远远没有多晶硅的S-W效应那么强。
钙钛矿的结构更为不稳定,因此类似于S-W效应这样的逐渐失活效应,在钙钛矿中应该是体现会比较明显的,在实验环境不太好的情况下阳光都可以让钙钛矿分子逐渐失活。
钙钛矿对环境中的水、氧非常敏感,而光伏设备是要露天风吹雨淋,要坚持20年,对于工艺要求非常高,目前主流的封装技术是使用防水胶进行双玻封装。
根据目前的实验室数据分析,钙钛矿电池生命周期内持续光照时间最长约10000小时,如果按照平均日照时长4小时计算,理论寿命为6.8年。
“世界太阳能之父”马丁·格林教授曾表示,钙钛矿制造商需要证明电池板的使用寿命为25-30年,以达到IEC认定的行业标准。但也有许多专家对此提出质疑,表示IEC标准并不能准确判断钙钛矿的寿命,因为钙钛矿和晶硅电池的衰减机制不同,首先需要建立钙钛矿的老化测试标准。
钙钛矿电池的极限成本可降至0.4-0.5元/W,仅为晶硅的一半。
3 如何做研发风险管理?技术创新已经成为光伏和电池企业的核心竞争力,不再是过去20年仅靠资本和渠道就能扩大公司的业务。
钙钛矿电池技术没有欧美的公司做出最前沿的产品,需要国内的公司具备可落地的研发能力,这就对企业的研发风险管理提出了很高的要求。
研发项目的风险评估与管理是项目成功的关键环节之一。通过在项目开始前进行全面的风险评估,制定相应的风险规划和预防措施,以及在项目执行过程中不断监控和控制风险,可以最大程度地降低项目的风险,提高项目的成功率。
同时,还需要及时应对和处理风险,并通过总结经验和分享知识来提高风险管理水平。只有做好研发项目的风险评估与管理,才能保证项目的顺利进行和最终的成功。
我们可以看看协鑫集成在风险管理方面的做法,体现在以下几个方面:
科学的风险管理体系:协鑫集成建立了科学有效的风险管理与内部控制体系,制定《全面风险管理标准》,并根据公司战略与经营目标开展风险识别与风险评估 。
技术创新推动:协鑫集成通过技术创新推动能源变革,提高研发费用,加快布局大尺寸高效组件及前沿 N 型 TOPCon 电池产能,实现逆势突破 。
数字化管理:协鑫集成利用数字化技术,如“协鑫碳链”项目,记录产品全生命周期的“碳足迹”,实现实时、精准、高效、深度追溯供应环节 。
持续的研发投入:协鑫集成近三年不断提高研发费用,2021年至2023年研发费用显著增长,通过持续加码研发,加快技术创新和产品升级 。
专利和知识产权保护:协鑫科技在产品战略上聚焦于颗粒硅,向上布局纳米硅,向下打通光伏产业应用端,战略布局新一代钙钛矿技术,并拥有超百项钙钛矿专利 。
前瞻性技术布局:协鑫科技与行业领军企业联合研发试验新技术,如CCz 连续直拉单晶(Continuous Czocharlski),并解决技术难题,保持技术领先 。
智能化生产:协鑫科技在产业数字化方面布局多年,构建智能工厂,实现智能制造,提高生产效率和产品质量 。
环境、社会及管治(ESG)报告:协鑫集成发布ESG报告,体现公司对环境责任、社会责任和公司治理的重视,这也是风险管理的一部分 。
另外,凭借AI风险管理系统风险雷达观察AI对协鑫集成的风险评估,部分截图如下:
光伏行业进入到技术更迭的阶段,并未出现整个行业衰败,而是将技术创新放在第一位。