文/编辑丨溪谈朱雀
在阅读之前,麻烦您点一下“关注”“点赞”!方便您第一时间获得最新内容、增加阅读体验,感谢您的支持。
●—<前言>—●
曾经在科技领域遥遥领先的日本,近年来却频繁点错科技树,不断丧失尖端科技的全球话语权。短短20年间,
日本企业在芯片、电池、手机、家电等领域逐渐折戟沉沙。
为了能打压中美新能源汽车的崛起,
日本不惜豪赌未来30年国运押宝氢能源
,然而在这关键行业领域,日本始终没有从中美那里夺得话语权。日本在氢能源赛道输掉后,如今要调转枪头
打算出手2亿,去赌太阳能新技术,打算实现光伏领域的弯道超车。
世界光伏看中国,中国无疑是世界光伏领域的王者,日本死磕有机会赶超我国吗?
●—<新能源对日本的吸引力>—●
在经济全球化的今天,
谁拥有国际标准的制定权,谁就掌握了全球市场的话语权和定价权。
随着全球正在经历着的能源转型热潮,太阳能电池是最具实用价值和市场潜力的一种技术,让世界各国争相攀升的热门产业。
对于日本这样一个国家,
能源问题一直都是制约其经济发展的一个重要瓶颈
。作为全球公认的贫油国、贫气国、贫煤国,日本的煤炭99%依赖进口、石油99%依赖进口,连天然气都要95%依赖进口。
无奈之下,夏普、三洋电机、松下等疯狂开发太阳能技术,1985年到2007年间,
日本申请的太阳能技术专利比美国和欧洲发明的加起来还要多两倍。
之后,太阳能发展就戛然而止了,因为
日本将国家的未来赌到了核电上。
日本专家雄心勃勃的计划着核电站,并计划到2030年再建14个反应堆。核电的巨大光环已经让日本迷失了自我,
曾经在太阳能领域的领导者地位也成了昨日黄花,逐渐被美国、中国和欧洲制造商取代。
当年的福岛第一核电站事故和地震,不仅仅造成了严重的核污染,
还给日本本就不堪一击的制造业带来了巨大冲击
。但正是因为福岛事件后的能源危机点燃了国家对再生能源行业的希望--
福岛沦陷的第二年,日本太阳能发电能力翻倍,成为全球最火热的太阳能市场。
然而他们在20世纪安装的
数百万太阳能光电板都是进口的,只能通过购买国外的太阳能光电板,这对于日本来说,想要建立在太阳能领域的主导地位是多么的苍白无力。
然而日本在最火爆的新能源汽车赛道追逐时发现,
国内能用来制造电池的
锂镍锰等原材料同样也非常稀少,发展新能源汽车一样受制于人。
并且日本的可再生能源完全不够当地人使用的,不是不想发展新能源汽车,而是形势所迫,日本只能孤注一掷。
●—<钙钛矿--光伏新秀>—●
此前,经过《日本经济新闻》对太阳能、风能、核电、二氧化碳回收等进行了评估,
发现在商用的领域中,最引人关注的是下一代太阳能电池--钙钛矿电池。
当前钙钛矿电池是最有前景的下一代光伏技术,
很有可能成为能源行业的“游戏规则改变者”
。他凭借着自身高效率、低成本、低能耗等优势,和轻、薄、可弯曲能特点成为众多国家和企业争相研究和部署的相关技术。
这项技术如果用在列车上的车顶,不仅能使功能操作简单,还能减少大量预算。这让东京大学教授濑川预测,
日本到2030年的钙钛矿电池覆盖面积将达到470平方公里,到那时能发电600万千瓦,这相当于6个核电站。
在170多年前,俄罗斯的矿物学家发现了这种拥有钻石结构的矿物,
让各个企业家都没想到,不起眼的钙钛矿能成为太阳能电池行业的聚焦点。
这都源于日本2002年的一次实验,让科学家发现了钙钛矿化合物自身的一个优点,
具有非常强的光反应性,非常适合做半导体。
直到如今,在太阳能电池中的主要半导体还用的是硅晶体,这也导致材料稀有的晶硅霸占着约95%的市场份额。而钙钛矿的出现,让人们意识到,
用了长达70年的硅晶体终于有了能替代的物质,并且这个物质还比硅晶体能耗小、污染较小、制造成本更低;
此外,钙钛矿电池还能比硅基太阳能电池柔软轻薄,不仅仅能做成单调的四方形,
能柔软到可以任意弯曲折叠。
将钙钛矿电池用到汽车的外壁、高铁的外壁,
在各个领域都能得到更好的应用。
其实钙钛矿并不是离我们很遥远的神秘矿产,
它没有像晶硅材料那样稀有
。并且如果将钙钛矿用到电池中,
原料成本仅仅是晶硅电池的1/20,成本占比只有3%,纯度仅需达到95%以上就可以发电,并不像多晶硅需要提纯到99.9999%以上。
所以不管怎么样,钙钛矿组件一旦量产,
这个能源回报率能达到40倍,晶硅花10个月能办成的事,钙钛矿仅用5个亿就能搞定。
如此高的回报率,没有大规模量产的原因在于他的不稳定性,直接制约了它商业化应用。
钙钛矿一经问世,宁德时代、长城汽车等企业都打算跨界投资钙钛矿,甚至有人表示,钙钛矿如今火爆到在咖啡厅的间隙都能有人在谈论钙钛矿。据不完全统计,
2021年-2022年间,钙钛矿的投资额已经接近100亿。
当然,当日本发现钙钛矿的优势之后,
决定在这一领域豪赌一把,抢占先机,这一出手就是2万亿的预算,可见日本是下定相当大的决心了。
并且日本化学巨头aisin率先宣布要在2025年实现薄膜钙钛矿太阳能电池的批量生产,他们相信到时钙钛矿电池一定能挑战硅基电池霸主的地位。
●—<光伏巨头的争夺>—●
世界光伏看中国,
我国无疑是光伏界的大哥大
,目前全球90%以上的光伏背板都产自我国,这些成本也已经做到了最高性价比,和日本相比,
我国光伏产业在全球具有绝定的领先优势。
当年隆基成就了单晶硅光伏产业,让我国的单晶硅片占据了全球市场份额的94.5%,
其中转换效率更是达到了领先水平。
在光伏发电中,越高的光电转换率越能收到市场的青睐,也就是说,要将100份阳光的能量转化成越多的电能。
2017年日本将单结晶硅电池的转化率做到了26.7%,创造了世界纪录;
2022年底,隆基更是
将这一记录打破并提高到了26.81%,这是我国首次创造单结晶硅电池效率世界纪录。
如果换做是其他材料呢?是否会打破这一天花板?
当钙钛矿电池的出现,使得很多眼红中国光伏产业的外国政府和企业纷纷入行钙钛矿领域。
2020年美国能源部将2000万美元壕掷到替代晶硅的太阳能技术,其中就包括钙钛矿,2022年美国又一次投入了5600万美元。
然而在技术上,钙钛矿电池存在着多条优劣技术路线,
寿命、稳定性以及大面积应用时效率损失等痛点。但
日本又渴望通过这一赛道打一场翻身仗
,又想将其成为光伏领域中对中国“反向超车”的杀手锏。
所以在日本学界企业的共同努力下,
钙钛矿太阳能电池从2%的转化率提升到了25%,这程度的速度是十分惊人的,相当于提前40年走完了其他太阳能材料要走的路,而日本仅用了10年时间。
2021年日本星电的介入,
让日本生产的钙钛矿太阳能电池的光电转化率已经和传统的硅基太阳能电池非常接近,甚至已经达到了可以大批量生产的水平。
而我国专家也在第一时间转向对钙钛矿的研究,其中范斌团队融资了1000多万,咬牙坚持了6年。
范斌在多晶硅行业龙头老大协鑫的帮助下,
终于攻关并建立了一个比实验室更大、接近量产的产线,并成功生产出了45厘米×65厘米的钙钛矿组件。
像在国内还有很多这样的企业,
纤纳光电更是捷足先登,在2022年7月,
成功将首批5000片的钙钛矿组件出货发到浙江,率先将其用在了真实的商业电站运营环境中去发电。
而我国谭海仁团队更是
创造了26.4%的钙钛矿叠层电池转化效率的世界记录
,有了人才和技术方面的布局,与海外相比,国内企业处于领先地位,
很快我国有望率先实现钙钛矿电池的商业化。
发明钙钛矿电池的日本教授宫坂力曾说道,
以前都是中国来拆解日本的产品来学习技术,如今日本需要做好向中国学习的准备。
如今钙钛矿太阳能电池还未完全成熟走出实验室,面临着的技术瓶颈和商业化挑战是重中之重。
反观还处于研究和开发阶段的日本钙钛矿太阳能电池,想要通过钙钛矿对行业重新洗牌,赶超中国,还是需要非常大的努力。
这次日本选择豪赌钙钛矿太阳能电池,如果像氢能源一样无法实现产业化,那么可能又将在未来成为日本点错科技树的反面教材了。接
下来钙钛矿引领的光伏材料变革中,中国人将再一次成为引领全球的弄潮儿!