薄膜电池会迎来第二春吗？

本文来自微信公众号：远川科技评论 （ID：kechuangych），作者：董指导，题图来自：视觉中国

提起太阳能电池，基本上能想到的就是“单晶硅、多晶硅”，但其实还有另一形态，就是“薄膜电池”：利用化合物来转化光能。

薄膜电池也不是“无名之辈”，在1980s年代时，也占据了30%左右的市场规模，虽然当时整体市场不大，有点纸面富贵的感觉。但在2015年，薄膜电池可是又高光了一次。

2015年，互联网热火朝天的时候，我国首富可不是互联网行业，而是太阳能领域，而且还是“薄膜电池”。李河君的汉能薄膜电池公司，在香港上市，市值一度达到3000多亿港币，而李河君也凭借1600亿元身价，在3月份被《福布斯》评为大陆地区首富。

遗憾的是，在当年5月20日，在这个充满爱意的日子，外资悍然对汉能薄膜发起了做空。开盘一个多小时后，就下跌了近50%。遭遇腰斩的汉能薄膜，当年业绩也大幅跳水，净亏损122亿港币，随后又迎来了3年多的停牌，最终不得不私有化。

汉能薄膜公司的大起大落，似乎又是一出“纸面富贵”。这不得不令人质疑“薄膜发电到底行不行”。而在技术驱动的领域，有趣的地方正是在于，技术时常会死而复活、迎来第二春。那么，薄膜电池会这样吗？

为何失利？

先来回顾下薄膜电池失利的原因。

薄膜电池和晶硅电池相比，劣势是“量产的光电转化效率低”，优势是“工艺简单、价格便宜、弱光响应好”，也就是有“性价比”。薄膜电池市占率有两个高峰，一个是1988年，一个是2009年。

1980s年代，薄膜电池采用的是硅基类，高峰时有30%左右市场占有率。但当时行业整体规模不大，因此不用过于纠结。目光可以聚焦在2004年之后。

2004年，聚焦薄膜电池的First Solar公司实现了低成本的CdTe（碲化镉）电池量产的突破；技术突破同时，行业也春风频频：2000年起，德国在欧洲率先发力太阳能，行业一片向好。在行业野蛮生长的过程中，虽然薄膜电池转化效率比晶硅低7%左右，但各技术也是迎来了“雨露均沾”。

与此同时，薄膜电池的性价比优势突出：从2003年开始，多晶硅价格不断上涨，从25美元/公斤，一度上涨到了2008年的400多美元/公斤，这导致晶硅电池成本快速上升。而这一时期，First Solar甚至在2008年底时把薄膜电池的成本降到了0.98美元/W。

在性价比优势下，市场一度认为，2012年，薄膜电池市占率有望达到30%。但很可惜，薄膜电池最为依赖的成本优势消失了。

2009年，在金融危机的影响下，欧美各国缩减太阳能补贴，多晶硅需求减少；而由于大批企业加入多晶硅生产（仅2008年一年企业数量就翻倍到了400家），又导致供给又大幅扩张，于是，多晶硅价格暴跌。

多晶硅价格“自残式”暴跌，导致晶硅电池转换效率比薄膜高、成本也比薄膜低，薄膜电池的归宿也就显而易见了。而随后隆基股份在单晶硅领域的突破，彻底让薄膜电池沦为了“行业边角料”，行业市占率不到5%，比如用于共享单车之类非主流场景。

但薄膜电池并没有偃旗息鼓。由于其采用的是活性材料，吸光能力很强，比晶硅高出两个数量级。也就是说，同样的光吸收能力，理论上薄膜活性材料用量只需要晶硅的1%。这个原理通俗地理解，就是我们日常看到的阳光，是红紫等多种波长光的聚合，薄膜电池比晶硅电池覆盖的光谱更广。

更广光谱，也意味着潜在的光电转换效率更高。当年汉能选择薄膜电池，也有这方面的考量。所以，薄膜电池尽管市占率低，但也一直被寄予厚望，“蠢蠢欲动”。

历史上的第二春

在分析薄膜电池是否会有第二春之前，我们可以回顾几个第二春的案例。第一个就是动力电池领域的“磷酸铁锂”。

磷酸铁锂曾经是电动车动力电池领域的王者，竞争对手是“三元锂技术”。和薄膜电池类似，磷酸铁锂的优势也是“价格便宜”，而劣势则是能力不强，能量密度不高、续航里程短。

2016年时，磷酸铁锂市占率高达60%。但在2016年底，由于国家政策将电池能量密度纳入考核体系，所以三元锂电池更占优势，开始增长。2019年，磷酸铁锂市占率跌到30%左右，但2020年之后，市占率再次增长，2022年时已经达到了55%左右。

回顾来看，磷酸铁锂能迎来自己的第二春，有这么几个原因：

（1）成本不断下降：这是继续发挥长处。从2014年到2019年，国内磷酸铁锂电池成本下降约60-70%。2020年，磷酸铁锂电池包的价格甚至比三元低15%左右。

（2）能量密度提升：这是快速补短板。从2010年到2020年，磷酸铁锂电池能量密度提升了一倍，从90Wh/kg增加到了190Wh/kg，同时，宁德时代的CTP技术，比亚迪的刀片电池等，不断提升磷酸铁锂电池在既定空间的能量密度，在2020年时已经接近当前三元电池包水平，价格却低15%左右，且更加安全。

（3）市场偏好驱动：这是把对手拉到了同一起跑线。2019年之后，对于三元锂电池的补贴力度降低，行业开始从政策驱动向市场驱动转变。而C端市场对于“价格”是敏感的。于是，特斯拉、新势力、比亚迪、五菱宏光等等厂商都加大了磷酸铁锂电池的应用，以降低总价、打开市场。

（4）更多场景发展：除了新能源车使用之外，5G基站、光伏储能等领域也在蓬勃发展，磷酸铁锂作为储能，虽然比三元体积大（下游并不在乎），但比三元电池便宜一半，下游更喜欢。

而除了磷酸铁锂电池之外，目前正在发生的另一个“第二春”案例就是“颗粒硅”。

颗粒硅是多晶硅生产领域的技术，对手是当前通威等公司的“块状硅”技术。颗粒硅技术理论成本更低、能耗更低，也更适合下游硅片生产。但由于生产技术难度大，商业化进展一般，过去几十年，市场占比仅3%左右。

这期间，有不少企业在颗粒硅领域努力，比如挪威REC、美国MEMC（后来被SunEdison合并）和德国Wacker。但结果都不好，REC长期亏损，SunEdison破产，Wacker也放弃了。但在2021年，颗粒硅似乎正迎来第二春：高瓴、洛阳钼业等金融、产业资本投资加码；隆基、中环等硅片公司也锁定了产能。

而颗粒硅能迎来第二春的原因则包括：（1）多晶硅价格大幅上涨，新技术试错成本降低、利益增加，也就是行业高速发展下的“雨露均沾”；（2）技术突破，保利协鑫等公司经过多年的积累，解决了之前的一些技术难点。

总结这两个案例来看，都是在“变化中迎来机遇”：发挥长板、补充短板、有技术突破、有新玩家推动、打开新场景等，而如果继续浓缩的话，就是谁更扣紧“使用场景下的降本增效”。

薄膜第二春何处来？

有变化，才有新机遇。而当前薄膜电池也迎来了几个变化：

技术新突破：技术领域最大的突破是钙钛矿。钙钛矿转化效率提升非常快，实验室转换效率已经达到了25%左右，相同的路，晶硅电池走了40年，钙钛矿只用了13年。而且可扩展性很强，可以和晶硅电池组合使用，继续提升转换效率。

而且钙钛矿保持了薄膜电池的优势，生产流程短，单一工厂45分钟即可，而对比晶硅电池则需要三四个工厂协作、耗时三天以上；另外，1GW产能投资成本为5亿元，约为晶硅电池的一半。从数据来看，钙钛矿电池优势显著。

与此同时，碲化镉、铜铟镓硒等薄膜电池技术，经过过去的积累，量产的转化效率也达到了19%，虽然还是落后于perc电池的23%，但也已经可以规模化生产、商业化应用了。

新玩家推动：薄膜电池前面十来年，主流玩家还是海外。中信建投报告显示，在碲化镉薄膜电池领域，美国公司 First Solar 拥有绝对领先优势，市场份额占有率超过 90%。中国企业有龙焱能源，创始人是领域专家吴选之，在2008年成立，也是国内为数不多实现规模化组件生产的企业。

在铜铟镓硒薄膜电池领域，日本 Solar Frontier、中国汉能相对领先，两者市场份额占有率均超过 30%。

整体来看，中国企业在薄膜光伏电池行业的市占率整体约 15%。中国玩家力量还是薄弱的。缺少中国玩家大力介入，那么成本下降、技术扩散成熟的进度都会缓慢。但在钙钛矿领域就不一样了，中国玩家踊跃。

电池片领域，隆基、宁德、协鑫等电池龙头都在发力；生产设备方面，我国企业也是全球行业领先。大批中国玩家加入，就会加速钙钛矿的进展。

打开新场景：薄膜电池被寄语厚望的应用领域，就是“BIPV光伏建筑集成一体化”。严格来讲，BIPV也不算新场景，2008年开始，就在发展。但经济性比较低，比如和地面光伏电站相比，成本高出一倍左右，发电效率却又低了30%-50%，所以行业发展得比较缓慢，规模小。

但政策对BIPV的引导力在加强，一方面，有要求，碳中和政策下，节能减排是每个单位要重点关注的事情，到2025年新建公共建筑、厂房屋顶光伏覆盖率力争达到50%；另一方面，有鼓励，比如北京市对BIPV项目补贴为0.4元/千瓦时（含税），补贴5年。

而随着集成化程度加强、光伏利用率提升，光伏的成本也会和建材、建筑安装运营等成本综合在一起，产生1+1<2的效果。

而在BIPV领域，薄膜电池将比晶硅电池更加合适。

薄膜电池比晶硅电池更柔性，可以良好适应建筑造型需求；同时，透光性好，满足建筑采光需求；另外，通过设计，薄膜电池可以实现多种颜色，比晶硅电池的蓝色系要更加丰富，更满足建筑美观需求。而且发电效率也不差，中信建投报告显示，马来西亚一个项目，碲化镉电池的月发电效率比晶硅电池高5.56%。

当然，在薄膜电池内部，钙钛矿还是碲化镉谁更适合BIPV，还需要等钙钛矿商业化进一步观察。另外，钙钛矿目前的商业化才刚刚起步，成本、大面积制备等要素，仍需观察。但综合来看，如果对比“第二春”的可行方法论来看，薄膜电池的第二春是可期的。

尾声

变化，是最大的机遇。光伏的需求侧，也会迎来广阔的发展空间。在众多企业的坚持下，尤其像龙炎等公司也已经有十四年的产业经验，薄膜电池的市占率有望得到提升。

而在这个过程中，薄膜电池产线都要新建，无法和现有电池产线兼容，因此，薄膜电池如果要发展，大概率会迎来一轮“资本开支”，而设备商是重要的造铲人。

而BIPV的落地，既需要光伏侧背景，也更需要建筑背景，以满足消防、防水、防尘、避震等等建筑要求。能兼具的厂商，更具有优势。

光伏虽然是技术产品，需要技术推动，但更重要的因素是“商业生态”。而回到薄膜电池产品领域，钙钛矿或者碲化镉，谁会跑得更快，还需要观察。但从行业参与者角度来看，钙钛矿无疑更有人气。是否会出现一种情况，薄膜电池的第二春来了，但是之前坚守的老企业们，并没有吃到肉？

也许，还有一种情况，就是薄膜电池的第二春，只是萌动下就没了，但这依然是值得关注的，也是值得企业尝试的。

美国最近也一直想推动太阳能产业发展，但美国要想追赶中国光伏产业，和中国在半导体追赶有点类似：商业、技术同时追。商业追的是成本、应用；技术追的是效率、规模化。这两点对于美国光伏产业而言，也并不是件容易的事儿。毕竟，中国光伏产业已经经历了各种惨烈的内卷，留下的不只是伤痕，也是壁垒。

更为重要的是，变化还在不断发生，也只有不断变化，才能不陷入制造业的“成本杀”，让技术春风，孕育出各种机遇的种子。

本文来自微信公众号：远川科技评论 （ID：kechuangych），作者：董指导