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光伏电池技术路线之争愈演愈烈

光伏电池组件  来源:北极星太阳能光伏网(独家)  作者:风满楼  2020/9/27 8:43:21  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:目前异质结的概念在市场上已是如火如荼,极端的假设条件下,业内已经有人开始计算异质结成本追平PERC的可能性,但目前看来,专业电池企业及二线企业在异质结技术的推进速度上明显比头部垂直一体化巨头更快,这是“创新者的窘境”光伏版,还是巨头企业的“明月照大江”,现在还不好下结论。

但可以肯定的是,中短期内市场必然要面临PERC、异质结、TOPCon共存的一个产业格局,企业间的技术大战已经悄然掀起。

异质结电池真的来了

异质结太阳能电池最早是由日本三洋公司于1990年开发,前期设备以进口为主,国内较早布局的企业为汉能、钧石、晋能、中智等,生产规模较小,属于小众市场,而随着异质结设备的国产化,国内光伏企业,尤其是二线乃至三线企业纷纷宣布要进军,目前国内的产能规划已超过了50GW,业内普遍预测,异质结电池短中期之内转换效率将会突破25%。

不过,虽然目前计划投资异质结电池与对此进行研究的企业很多,但切实拿出成果的很少,量产规模普遍不大。

“老玩家”中,晋能的异质结量产平均效率已达23.85%,预计年底可达24.2%,据晋能科技总经理杨立友表示:“目前晋能科技异质结产品的成本是PERC的138%,我们对下降至108%的水平比较有把握,这只是比较保守目标。”

钧石能源则另辟蹊径,于今年的snec展会上极具创意的推出了HDT多晶异质结双面组件,据称,其电池的转换效率高达23.5%,成本却比PERC低了10%。

“新玩家”中,东方日升是前十组件出货商中第一个对异质结组件进行量产的,在最新的半年报中,东方日升表示其异质结电池最高量产效率已高达24.2%,最高组件效率高达22%以上,首批实现9BB异质结半片低温焊接封装工艺,半片异质结组件转换效率突破21.90%,首年的衰减率不超过2%,30年衰减率不超过16.5%。除此之外,公司还提到要将异质结与叠瓦技术相结合,目前已完成前期工作,可快速试产。

前十出货的组件企业中,除东方日升外只有阿特斯切实有异质结的产能规划已经开工,预计2021年一季度出货,天合光能在半年报中透露其有关异质结的科研进展称近期即将完成HJT产品的TUV认证,但并未进行产能规划。

专业太阳能电池制造商也已入局,通威HJT电池研发产线于2018年底便已经启动,2019年6月正式运行,截止至2019年报,HJT电池最高转换效率已经突破24.6%,但在半年报中未披露有关HJT技术的具体进展。

银浆是“N时代”的锁,MBB是钥匙

不过异质结电池想实现产业化,成本依然是决定性因素。

银浆成本是制约异质结电池成本的最主要因素,异质结电池需要更多银浆,而且是价格更贵的低温银浆,根据2019年光伏产业发展路线图的统计数据,P型电池银浆消耗量约114.7mg/片,这其中还有32mg为背银。异质结电池双面都要刷银浆,消耗量为300mg/片,数量上相差接近三倍。

据安信、华创等研报统计,低温银浆主要由京都电子KEM垄断,售价约达6500-6800元/kg,而高温银浆售价为4500-4800,按照2019年的平均值300mg/片来计算,每片电池片的银浆成本高达1.95元,而PERC电池即使同样使用KEM的银浆,每片成本也仅在5毛左右,如果使用国产高温银浆这个价格还会更低。相比之下,靶材成本甚至设备折旧成本反倒是显得无足轻重了。

产业目前也在为银浆成本的降低而努力,一方面推进低温银浆国产化和银包铜等方式降低银浆价格,另一方面则则是通过MBB等技术手段降低银浆使用量,根据SOLARZOOM新能源智库所说,银包铜+无主栅甚至可以追平PERC的银耗。

但是目前来看,虽然高温银浆的国产化进展如火如荼,但低温银浆市场中日本KE依然处于绝对垄断地位,为了保障利润,国内目前实现规模化出货的仅晶银、帝科、聚和等少部分企业可以做到试探性量产,且产能并不充裕,银包铜技术也不成熟。

所以中短期内,电池企业自身节省银浆使用量的技术,将是异质结电池缩小与PERC成本差异实现量产的关键所在,这其中最主要就是MBB技术。

虽然MBB技术应用的主要目的是为了减少电池功率损失,提高导电性和降低碎片率,但是由于增加主栅数量过程中主栅宽度逐步缩窄、细栅宽度逐步减小,客观上导致了银浆消耗量减少,拉近了异质结与PERC的成本差距。

根据2019中国光伏产业发展路线图所示,2019年9BB电池片涌入市场,市占率16.5%,比5BB电池节省银浆25%。

因此,9BB乃至12BB、无主栅等技术与N型硅片相结合的技术目前已成为异质结电池量产并追赶PERC的重要技术手段,不但增效更是降本,目前量产异质结组件大多采用MBB技术,东方日升半年报中称,公司成为首批实现9BB异质结半片低温焊接封装工艺的供应商,在天合光能的半年报中也有相关研究,将N型MBB切半双面双玻和单玻组件实现量产能力作为公司研发目标之一。

PERC和TOPCon的防守反击

当然,短期之内市场依然是PERC的天下,PERC的扩产依然如火如荼,而中长期来看,TOPCon与异质结哪个更优也需要拭目以待。

或许是无心插柳,愈演愈烈的大尺寸技术客观上延长了异质结电池落地的时间,因为目前国产异质结设备主要的加工尺寸为G1和M6,且异质结产线建成后技改难度较大,许多企业希望设备尺寸可以由210mm向下进行兼容,以应对尺寸上的风险,给国产设备厂家增加了工作量。

短期来看,异质结不管是量产效率还是实验室效率,想要拉开PERC三个点的以上都不容易,隆基在2019年宣布,PERC电池的实验室转换效率达到24.06%,正式突破此前业内定义的24%的天花板,半年报中显示,隆基的量产记录也已经突破了23%,天合半年报中披露新建PERC产线转换效率达到22.8%-22.9%,晶澳年报中称量产效率已达到22.7%。

中期来看,异质结面对TOPCon优势也并不明显,鹿死谁手尚未可知,因为PERC生产线可以通过改造升级为TOPCon生产线,参考中利腾辉6月10日公告的,同时技改1GW TOPCon全产线和新建1GW异质结全产线的项目预算(电池+组件),拟投资金额分别为3.75亿和12亿,建设周期分别为18个月和24个月,成本相差了3.2倍。即使只考虑设备及安装费用,二者也分别为2.75亿和9.7亿,相差了3.53倍。

因此,通过技改PERC产线升级TOPCon无论是成本还是时间,都远远小于异质结,几乎可以默认中长期的未来,至少龙头企业现有PERC产能中大部分都可以升级为TOPCon产能。

头部出货企业中,晶科、天合光能一直是TOPCon电池的先行者,根据中国光伏委员会发布最新发布,晶科创造了的TOPCon双面电池24.87%(全面积)和24.90%(孔径面积)的中国最高效率,甚至曾在官微文章《关于Tiger Pro,你想问的都在这里》中明确表示:“比较TOPCon以及异质结,我们综合比较几个维度,目前我们是选择了TOPCon。”目前晶科的Tiger-N型组件已经量产。

天合在半年报中披露,TOPCon电池的实验效率达到24.58%,公司目前量产最高批次平均效率达到23.8%,研发扩散工艺并成功导入TOPCon生产线,黄河水电量产效率达到23.2%,中来则制定了效率>25%的研发目标。

长期来看,光伏产业技术路线又该如何去走呢?强者恒强的产业格局又是否会被打破?

北极星太阳能光伏网将于2020年10月23日在北京举办“第二届光伏新时代论坛暨‘北极星杯’2020光伏影响力品牌评选颁奖典礼”,拟邀请政府部门、业内权威专家、行业协会、电网企业、设计院、电站业主、光伏EPC、光伏制造企业等相关单位参会。会议重点围绕光伏政策、市场变化、技术创新、平价项目开发与管控等问题进行探讨,以期协同企业合作,打破产业壁垒,共同为平价新时代的光伏行业健康发展献计献策。


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