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(二)钙钛矿和异质结有望带来新的希望,实现新赛道的“比翼齐飞”
1、HJT电池已逐一突破技术和降本难题,开始具备与TOPCon电池正面竞争的能力
晶硅电池的技术创新和产品迭代,包括N型的TOPCon和HJT异质结,已于行业孕育多年。TOPCon电池因其工艺路线与P型相近,可在原P型产线上进行升级改造,技术难度相对较低而得到快速的推广应用,原光伏头部厂商大都投入该路线,加快了市场的产品迭代;而同为N型的异质结,则是全新的工艺路线,意味着原有设备产线需全部淘汰,不仅需要新增一大笔投资,而且在其核心的工艺及材料上技术难度高,高昂的材料价格导致产品制造成本居高不下,也因此延缓了其产业化的进程。现今通过行业企业坚持不懈的技术攻关,生产制造工艺上的难题、材料上的难题、降本上的难题等,均陆续逐一得到突破。
从生产成本角度看,相比PERC与TOPCon电池,HJT电池在硅片薄片化方面更有优势,可以实现更低的硅片成本,其成本增量则主要体现为更高的设备折旧、电极浆料成本及靶材成本等。据有关资料显示,HJT异质结低温银浆电池组件的制造成本,目前已降到1.16882元/w,只比TOPCon高0.1033元。实施新的银包铜工艺替代全银浆材料后,HJT电池片和组件成本已实现较明显的下降,2023年底HJT银包铜电池组件成本已下降到1.1375元;预计到2024年底,异质结铜电镀电池组件成本将下降到1.0788元,已基本与TOPCon的成本持平;到2025年底,HJT银包铜电池的制造成本将明显优于TOPCon电池,下降到1.0356元。组件效率上,2023年HJT低温银浆和银包铜电池组件均已达到23%,超过目前一般TOPCon电池组件22%的效率;2024年和2025将分别达到23.6%、24%。撇开HJT异质结需新增产线投入因素,HJT电池从效率到制造成本两个方面,均已开始具备与TOPCon电池正面对决的实力。加之HJT电池工艺流程短和其低温制程工艺能耗更低,未来还将有更大的降本空间。叠加HJT电池具备的更低衰减率下的长使用寿命、高双面率具备更高背面发电量、更低温度系数下的高发电量,HJT电池相比TOPCon电池将更具市场竞争优势。
2、钙钛矿电池已开始走出单结组件产业化路子,未来两三年通过量产降本有望提前投入商业化应用
钙钛矿电池单结31%、叠层45%以上的高转换效率,被光伏行业寄予了厚望,也是光伏新能源产业未来发展的希望所在,将对全球未来新能源转型和实现“双碳”目标绿色低碳发展发挥重大促进作用。因此钙钛矿电池被称为“未来电池”,一直得到科技机构和光伏行业高度重视。近年来钙钛矿电池技术研发突飞猛进,大面积单结电池组件的转换效率已突破18%的关键节点,初步具备商业化应用的条件。随着大面积制备结晶工艺的提升,材料抗衰减稳定性技术和工艺的突破,量产工艺和整线设备的不断成熟和完善,钙钛矿电池组件的效率、稳定性及生产制造成本“三大关键要素”,都有希望助力钙钛矿电池的商业化应用和规模化生产。
在制造成本上,单结钙钛矿电池组件的生产制造仅包含原材料加工、功能层制备、组装3个环节,全生产过程均可在一家工厂45分钟之内完成(晶硅电池需要3天以上),不仅大大提高了生产效率,而且可以节省更多的设备及产线投资(仅为晶硅组件的一半左右,规模化生产后约4-5亿元/GW)。此外,钙钛矿电池材料成本较低,生产制造的能耗不及晶硅组件 1/10,其综合制造成本的优势十分明显。晶硅电池组件由于其前端电池片的制造,从硅料生产—硅片制造——再到电池片生产,各环节基本都属独立生产,其降本已达到极限;而钙钛矿电池组件则可在同一工厂、同一条产线连续生产,具有天然的成本优势。因此,钙钛矿电池未来除可以高出晶硅N型包括TOPCon、HJT等很多的转换效率这一绝对优势之外,还有生产制造成本及生产效率的绝对优势。两项“绝对优势”,将决定钙钛矿电池作为“未来电池”的行业定位,同时光伏行业的“未来”,也有希望加速到来!
从目前的进展看,位于江苏无锡的极电光能率先开启了GW级产线建设,昆山协鑫光电、杭州纤纳光电也已在2023年开建GW级产线,预计3家企业2025年均可正式投入生产,并将在2026年左右开建5-10GW级产线。常熟仁烁光能也已规划2024年投建GW级产线。据目前极电、协鑫、纤纳等几家头部钙钛矿企业组件中试线生产成本,大致在1.2-1.3元/w左右;GW级量产预计可降低到0.8-0.9元/w;5-10GW生产可进一步降低到0.5-0.6元/w以下,仅为晶硅的65%左右,对应电站度电成本0.24元/W,远低于晶硅降本极限,将具有较显著的成本优势。
因此,预测单结钙钛矿电池组件从2025年将开始在下游光伏电站及建筑光伏、交通光伏等领域,从示范应用逐步往商业化应用过渡;历经3年左右的持续提效和降本,预计到2027、2028年左右,在钙钛矿单结电池组件转换效率进一步提升到接近或达到TOPCon、HJT电池,并在进一步具备其较明显成本价格优势后,会在光伏市场得到较大规模的应用。据中国光伏协会(CPIA)预测,预计2024年钙钛矿电池新增产能将达到2GW,市场渗透率将达到0.5%;2030年将达到161GW,市场渗透率将达到30%。
未来3年(2025-2028年),很可能是HJT异质结电池在晶硅赛道崛起发展的3年;预计3年之后(2028年之后),则可能是钙钛矿电池开始发力,并将与HJT异质结电池在光伏市场“比翼齐飞”的格局。
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