被遺忘的薄膜電池,正在換一種身份歸來
過去十年,太陽能成為發展速度最快的能源類型,不僅光伏組件總安裝成本下降81%,而且平準化度電成本更是下降85%。
隨著光伏產業進入“平價時代”,相信已經沒有人再懷疑光伏發電普及的可行性,但在光伏發展早期,產業中卻存在著關于光伏電池片的“路線之爭”。
光伏技術最早可以追溯到1839年,法國科學家E.Becquerel發現液體的光生伏特現象,由此開啟了光伏發電的漫長歷史。盡管光伏發電原理被發現的很早,但第一塊太陽能電池板卻直到1954年才被貝爾制造出來,人類通過半導體硅片第一次實現了用光發電的夙愿。
然而,早期的太陽能電池卻效率低下,再加上不菲的售價,讓市場一度對于晶硅電池的前景充滿質疑。基于這樣的背景,部分激進的研究員開始嘗試尋找晶硅材料的替代品。
20世紀70年代,一種基于活性材料非晶硅(a-Si)的薄膜電池橫空出世,由于薄膜電池采用的活性材料幾乎全部都是直接帶隙半導體,吸光能力明顯強于晶體硅2個數量級以上,因此僅需晶體硅1%的用量就有望達到相同的吸光能力。
在當時,實驗室中晶硅電池的效率已經能夠達到20%,而薄膜電池的效率卻僅為個位數,盡管差距明顯,但因為活性材料的用量很少,吸光率又高,依然有不少研究員在努力提升著薄膜電池的效率,寄希望于其能夠成為降低光伏發電成本的“黑科技”技術。
尤其薄膜電池剛剛面世初期,得益于龐大的想象空間和顯著的成本優勢,薄膜電池一度從晶硅電池手中搶下超過30%的市場份額,甚至被稱為是下一代光伏技術。
但薄膜電池的榮光也僅限于此,由于遲遲無法突破效率瓶頸,再加上形成規模優勢后晶硅價格大幅降低,導致薄膜這種效率偏低的電池形式逐漸被市場所淘汰。
就在整個市場都開始忘記光伏產業還有薄膜電池這條路線的時候,它卻正在以另外一種身份回歸,并有望重新成為市場的焦點。
/01/
BIPV東風來襲
光伏產業火熱的當下,分布式光伏有望成為行業新的增長點。
2016年的時候,分布式光伏更趨近于一種概念,當時分布式光伏的新增裝機量僅占到全年總裝機量的12.25%。但在今年,隨著國家能源局《關于報送整縣(市、區)屋頂分布式光伏開發試點方案的通知》的下發,分布式光伏已經成為2021年光伏最主要的落地場景。
《通知》明確規定,黨政機關建筑、學校、醫院、村委會等公共建筑、工商業廠房以及農村居民住宅的屋頂總面積可安裝光伏發電比例分別不低于 50%、40%、30%和 20%。數據統計顯示,2021年上半年全國光伏新增裝機中分布式光伏的占比已經提升至58.8%,儼然分布式光伏逐漸成為新的風口。
按照安裝類型,分布式電站可以分為與建筑分離和與建筑結合兩大類,兩種電站類型的市場占比幾乎相等。其中,與建筑結合類型的電站又可以分為普通構件(BAPV)和光伏建筑一體化(BIPV)兩種細分類型。
現階段,分布式電站主要仍以傳統光伏構件為主,而新興的BIPV僅占很小的市場份額。然而隨著分布式光伏的推進,對于系統安全性、美觀性、便捷性的需求將顯著提升。
簡單對比不難發現,BIPV不需要額外的固定裝置,不僅更加美觀而且也更加安全,同時BIPV融入建筑建設工期更短,所耗費的成本也更加可控,這也導致BIPV有望成為未來建筑光伏發展的主流。
盡管BIPV蘊含著很多機會,但我們仍必須承認,目前這一行業仍處于發展初期,尚存很多的不確定性。
首先,整個行業缺乏統一的標準,這就導致雖然分布式光伏占今年上半年新增裝機量的58.8%,但分布式光伏并網量卻僅總并網量的32.59%。不難看出,缺乏統一的行業標準讓分布式光伏發電效率大打折扣。
同時,建筑行業與光伏行業也存在明顯的割裂現象,缺少必要的溝通與合作。對于光伏廠商而言,其核心目的在于降本增效,而建筑應用則需要考慮更多的居住需求,包括施工難度以及后續的維修清理等等。
BIPV有著廣闊的發展前景,但目前這一產業鏈暫時還未被完全打通,市場也并未形成統一的趨勢判斷。
/02/
薄膜電池重現資本視野
早在1967年,日本MSK公司就提出了建筑光伏一體化的概念。但直至1991年德國旭格公司推出“光電幕墻”,人類才逐漸開始掌握BIPV這項技術。
縱觀整個BIPV產業鏈,上游為光伏組件產業,包括硅料、硅片、電池、組件、逆變器等;中游為工程設計及系統集成服務商,擁有建筑渠道和集成服務能力;下游則是具體應用場景,有助于環節工商戶高電價的問題。
BIPV爆發帶來了雙重改變,其一讓傳統工程施工公司找到了轉型的方向,其二重新激活了市場對于薄膜光伏的需求。
眾所周知,房地產行業目前景氣度較差,在房住不炒的大背景下,似乎房地產行業的野蠻擴張已經停止,這一度讓很多工程公司找不到發展的方向。
而BIPV則給了這些公司更多的機會,正如前述分析的那樣,BIPV賽道中存在光伏產業和建筑產業割裂的現象,這就給處于中游的工程商們提供了轉型的機會。誰能更好的整合技術,并提前鋪好渠道,那么它就有望成為BIPV的有力競爭者。
另一方面,聚焦市面上的BIPV組件,可以分為晶硅BIPV和薄膜BIPV兩條技術路線,但兩者并非絕對的競爭關系,而是更傾向于彼此之間的互補。
晶硅BIPV組件使用EVA或PVB膠膜將晶硅電池片封裝在鋼化玻璃中,這種模式繼承了晶硅電池的高轉化率優勢,單晶硅的轉化率可以達到23%,多晶硅的轉化率也超過了20%,多應用于光伏屋頂場景。
隆基股份推出的“隆頂”、“隆錦”,中信博的“智頂”、特斯拉推出的Solar roofV1-V3,晶華新能源推出的“華頂”,上邁新能源推出的“吉瓦”都是晶硅BIPV產品。
薄膜BIPV是被分布式光伏所激活的新需求,雖然它依然轉換效率較低,但卻因可調控的透明度,較好的弱光性以及更優的溫度系數,保證其能夠在高溫和弱光等極端情況依然維持工作。薄膜BIPV很好的填補了晶硅BIPV的短板,讓其成為光伏幕墻場景的最佳選擇。
不同于各家企業在晶硅BIPV的全面布局,目前薄膜BIPV競爭度較小,龍焱能源、漢能在這一領域有較為明顯的優勢,明陽智能子公司瑞科新能源、國網寧波供電公司也都投入到薄膜BIPV的研發中。
對于幾乎被市場遺忘的薄膜技術而言,它正在以光伏幕墻核心選材的角色強勢回歸,并有望受益于分布式光伏的全面發展。
/03/
大水之下,誰是大魚?
分布式光伏將成為我國未來的重要戰略之一,也有望成為光伏市場新的增量,那么BIPV的浪潮會帶來怎樣的變化呢?
首先,BIPV應用場景的增加,必然讓傳統光伏產業鏈的業績持續向好。回溯過去一年,BIPV已經成為光伏產業鏈集中布局的對象,如隆基股份、晶科能源、東方日升、中信博等光伏頭部公司,都在搶占這一賽道。
盡管BIPV會帶來產品放量,勢必會讓光伏產業鏈的公司受益,但實際上目前主流光伏企業較高的估值水平已經包含了這部分預期,因此BIPV可能并不會對這些頭部公司產生本質性的影響。
與之相對,森特股份、精工鋼構、嘉寓股份等建筑類公司或將更受益于BIPV,存在著從傳統建筑公司向BIPV轉變的預期轉變。
投資并非簡單的一加一,而是需要尋找預期差。現如今光伏產業鏈本就強勢,BIPV帶來的增量其實影響有限。那么預期差存在于哪里呢?那正是市場需求被重新激活的薄膜廠商。
由于薄膜電池始終沒有被市場認可,因此資本市場中目前幾乎找不到純正的薄膜電池企業。在此之前,漢能曾專注于銅銦鎵硒(CIGS)的薄膜電池,并已經切入到BIPV賽道,但卻因特殊原因從2015年一直停牌至今。
除漢能外,另一家專注于薄膜技術的公司是龍焱能源,他是國內最早聚焦碲化鎘(CdTe)路線的公司,CdTe曾被認為是最有希望挑戰晶硅電池的薄膜技術,龍焱能源更是全球為數不多能夠量產CdTe薄膜電池的公司。
龍焱能源的創始人是資深科學家吳選之,潛心研究CdTe薄膜太陽能電池技術10年后,吳選之選擇在68歲創辦龍焱能源。正是基于多年對于CdTe技術的研究,龍焱能源成為全球領先的高效透明光伏幕墻生產商。
由于龍焱能源遲遲沒有上市,因此暫時無法直接體現在二級市場中,但華控賽格、凱龍股份、深圳能源幾家公司與龍焱能源存在BIPV合作,有望成為間接受益者。
一語弊之,BIPV的東風之下,重新被市場激活需求的薄膜電池廠商是最大受益者,但除非龍焱能源上市、漢能恢復交易,否則投資者依然難以找到直接的投資機會,屆時那些尚未被市場發覺的關聯企業可能獲益更多。