縱觀光伏行業(yè)的歷史,降本增效是永恒的趨勢(shì),目前最成熟的PERC電池已經(jīng)達(dá)到效率的極限,隨著新技術(shù)Topcon和HJT的日漸成熟,新的一輪技術(shù)變革一觸即發(fā)。6月28日金剛玻璃發(fā)布公告宣布投資8.32億元新建1.2GW的HJT電池及組件項(xiàng)目,可以看出新進(jìn)入者更愿意選擇HJT,而PERC的老牌龍頭更愿意去嘗試TOPCon,背后的原因是什么?
1、光伏歷史復(fù)盤(pán)
回顧光伏的發(fā)展史,如何提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本,使得投資收益率接近甚至超過(guò)火力發(fā)電,是推動(dòng)行業(yè)不斷前行的動(dòng)力。
近10年來(lái),光伏組件產(chǎn)品從多晶硅電池到今天的PERC電池,轉(zhuǎn)換效率從10%到今天的24%,全球光伏度電成本(LCOE)從2009年的350美元/MWh到今天的50美元/MWh以下,助力2020年成為我國(guó)光伏發(fā)電平價(jià)的元年,在沒(méi)有補(bǔ)貼的情況下成本接近火力發(fā)電。在許多海外地區(qū),光伏發(fā)電的成本甚至大幅低于火力發(fā)電。而我國(guó)的光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)模全球第一,出口量不斷創(chuàng)下新高。
但是目前PERC電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)接近24%的理論極限,產(chǎn)業(yè)界又開(kāi)始為下一代電池技術(shù)量產(chǎn)做準(zhǔn)備,目前市場(chǎng)關(guān)注的焦點(diǎn)主要集中在Topcon和HJT(異質(zhì)結(jié)電池)。
2、TOPCon:能夠在PERC的基礎(chǔ)上改造
除了能夠突破PERC電池的極限轉(zhuǎn)換效率,TOPCon電池工藝可以在PERC基礎(chǔ)上進(jìn)行改造,與PERC電池工藝的主要區(qū)別在于增加了硼擴(kuò)、隧穿氧化層沉積等步驟。
在4月份,對(duì)于TOPCon的關(guān)注曾迎來(lái)一波高潮。因?yàn)榈聡?guó)一家研究所發(fā)表了一篇論文,認(rèn)為T(mén)OPCon電池的極限效率是28.7%,高于HJT的理論極限27.5%效率。但是中科院專家王文靜認(rèn)為,TOPCon只有在雙面都做氧化硅和多晶硅時(shí)才能達(dá)到理論最大值28.7%,單背面理論效率只能達(dá)到24.9%。但是短期來(lái)看,TOPCon可能會(huì)卡在多晶硅鈍化層的制備等技術(shù)環(huán)節(jié)難以發(fā)展;中期來(lái)看,TOPCon的增效和降本路徑也不如HJT清晰;長(zhǎng)期來(lái)看,TOPCon電池前表面的同質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)很難與鈣鈦礦電池形成匹配的到點(diǎn)結(jié)構(gòu),很難與鈣鈦礦電池形成疊層電池,發(fā)展前景有限。
但是近期TOPCon的效率也取得了超預(yù)期的發(fā)展,2021年隆基單晶雙面P型TOPCon電池實(shí)現(xiàn)25.02%的轉(zhuǎn)換效率,再次激起了產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)于TOPCon的期望,近期產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)加速的狀態(tài)。背后的重要原因之一就是現(xiàn)在PERC產(chǎn)線龐大,如果直接淘汰,則會(huì)造成較大的損失。因此假如TOPCon能夠延續(xù)現(xiàn)有產(chǎn)線的壽命,廠商進(jìn)行嘗試的動(dòng)力很強(qiáng)。另外一個(gè)原因就是目前HJT的設(shè)備成本還是比較高(約4.5億元),TOPCon改造所需的費(fèi)用約1.5億元。
總的來(lái)看,業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為T(mén)OPCon大概率成為一個(gè)過(guò)度的產(chǎn)品。目前各企業(yè)的進(jìn)展如下:
3、HJT:降本路徑清晰,未來(lái)潛力較大
另外一個(gè)種子選手就是HJT,優(yōu)點(diǎn)是理論轉(zhuǎn)換效率高達(dá)27%、僅需4步工藝、無(wú)光衰、溫度特性好等等。
隆基等龍頭公司也有相關(guān)的技術(shù)儲(chǔ)備,從公開(kāi)信息整理的各家公司效率如下圖:
安徽華晟的中試線轉(zhuǎn)換效率接近24.73%,邁為股份經(jīng)過(guò)國(guó)際認(rèn)證的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到24.61%。
缺點(diǎn)就是目前設(shè)備成本4.5億元/GW,比較高。但是目前HJT的降本路徑非常清晰。
1)硅片:薄片化
按照硅料價(jià)格95元/kg來(lái)算,硅片占HJT總成本的47%。另外由于HJT使用的是低溫工藝,相較于PERC天生更容易實(shí)現(xiàn)薄片化。假如厚度下降到150μm,硅片的成本將會(huì)和P型一樣。
從公開(kāi)信息來(lái)看,目前安徽華晟已經(jīng)計(jì)劃開(kāi)始嘗試130μm,證明目前N型的減薄進(jìn)展值得期待。
但是對(duì)于薄片化還是需要辯證來(lái)看。硅片做薄了之后,還需要組件廠根據(jù)變薄的硅片重新研發(fā)設(shè)備,這個(gè)過(guò)程不會(huì)一蹴而就,因?yàn)閷?duì)于組件廠來(lái)說(shuō),產(chǎn)線的成本還沒(méi)有收回,短期動(dòng)力不會(huì)太強(qiáng)。
另外HJT專用的大硅片還可以通過(guò)直接切半棒、切邊皮,從而提高出片率,降低硅片成本。
2)非硅材料:降低銀漿用量
在HJT非硅材料成本眾,與PERC有差異的主要是銀漿和靶材,其中銀漿占成本56%,是主要的降本目標(biāo)。銀漿主要用于做成柵線,以此來(lái)收集獲得的電流。
目前業(yè)內(nèi)普遍主要是通過(guò)把柵線做細(xì)、做多,目前業(yè)內(nèi)在往12BB的方向突破。但是其實(shí)無(wú)主柵才是最終的降本目標(biāo),奈何目前專利掌握在海外,短期內(nèi)還處在保護(hù)期。
另外一個(gè)方法就是銀包銅,1/3的銀用銅來(lái)替代。
3)設(shè)備降本:2021年底或明年降至3.5億元/GW
目前HJT的設(shè)備成本是4.5億元/GW,根據(jù)產(chǎn)業(yè)鏈調(diào)研來(lái)看,今年底設(shè)備成本有望下降到3.5億元/GW,屆時(shí)能夠接受的老玩家會(huì)更多。
4、HJT降本進(jìn)行的如何?何時(shí)大規(guī)模量產(chǎn)?
上文提到了未來(lái)HJT努力降本的方向,業(yè)內(nèi)認(rèn)為在2022年HJT將會(huì)實(shí)現(xiàn)與PERC電池直接競(jìng)爭(zhēng)的能力。因此2021年是HJT萌芽的元年,從設(shè)備訂單情況就是最好的證明。在某龍頭設(shè)備公司的電話會(huì)議中,公司表示2021年的訂單將會(huì)在10GW以上,2022年的預(yù)期是20-30GW,2023年50GW,可以看出訂單情況是倍增的,2022年或?qū)⑹荋JT放量的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。
5、HJT未來(lái)的想象力:疊層電池
HJT電池技術(shù)大概率不會(huì)是光伏電池技術(shù)的終點(diǎn),未來(lái)HJT/鈣鈦礦疊層電池或許是未來(lái),轉(zhuǎn)換效率可能會(huì)達(dá)到29%。而兩種電池的特性,也恰好適合做成疊層電池。
1)HJT電池藍(lán)光響應(yīng)差,需要頂電池來(lái)吸收短波光線;2)HJT電池本身的非晶硅/納米硅鍍膜工藝、ITO鍍膜工藝與疊層工藝契合;3)HJT電池的低溫、無(wú)水工藝工程與鈣鈦礦技術(shù)相匹配;4)鈣鈦礦技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)組件級(jí)別面積的均勻沉積,適合在硅片尺寸級(jí)別制備;5)鈣鈦礦薄膜組件采用ITO進(jìn)行互聯(lián),疊層電池可采用銅焊帶互聯(lián)。
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