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三大技术角力,谁能成为光伏产业的降本王者?

价值投机小学生   / 2022-07-02 07:41 发布

作者 宋垚

电池的技术路线决定了光伏效率极限继PERC之后N型电池作为下一代高效电池技术路线变化备受瞩目但目前N型电池仍处多条技术路线百花齐放的状态但由于晶硅电池效率极限在29.4%左右所以N型电池仍难以长期满足光伏电池增效的需求所以钙钛矿等化合物电池由于其效率极限更高的特点也是光伏企业长期研究和布局的方向

TOPCon成本优势明显量产元年已至

TOPCon即隧穿氧化层钝化接触太阳能电池Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell, TOPconTOPCon是在PERC的基础上将衬底由P型更换为N型衬底然后在背面结构中先增加了1-2nm的隧穿氧化层进而再沉积一层掺杂多晶硅共同形成背面钝化接触结构降低了载流子复合实现效率提升

1TOPCon成本优势明显全环节基本持平PERC

TOPCon最主要的优势在于其可以在PERC设备升级总体改进或增加的步骤较少成本相对HJT较低所以有很多PERC产能的龙头企业更支持TOPCon的路线

TOPCon的缺点是工艺复杂步骤多且技术路线多样因为是在PERC的工艺上增加了新步骤但核心也在于此TOPCon电池最核心的就是在PERC电池基础上增加了隧穿氧化层和多晶硅层所以薄膜沉积工艺是TOPCon的核心路线可以包括PVD物理气相沉积和CVD化学气相沉积PVD是由PECVD形成隧穿氧化层PVD实现多晶硅沉积中来股份在布局PVD技术但目前氧化层质量不佳设备成本偏高现在主流还是采用CVD较多而CVD又分为LPCVD低压气相沉积PECVD等离子增强气相沉积和ALD原子层气相沉积

LPCVD目前是技术工艺最成熟的隧穿氧化层采取热氧多晶硅层采取LPCVD这种工艺的钝化效果好但成膜速度慢晶科能源的技术路线以LPCVD为主现已能实现量产PECVD是隧穿氧化层采取PEALD方案PEALD可以实现量产但PECVD还不行因为PECVD成膜速度太快控制难度大良率低目前市场以PECVD为主的企业有捷佳伟创金辰股份

成本方面目前PERC设备投资最低约1.5亿元/GWTOPCon目前新建产线投资额约2亿元/GW左右如果在PERC旧有设备改造升级追加投资额约0.6亿元/GW2020年后扩产的PERC产能基本都为升级TOPCon预留了空间今年新增TOPCon产能基本都是新建的产能剔除折旧排产差异影响新建TOPCon产线单W折旧额基本与PERC持平非硅成本方面目前银浆单耗仍较PERC高30mg/片预计今年能做到90mg/片电池环节非硅成本增量约0.02元/W硅成本方面N型硅片较P型仍高出6%-10%从一体化成本角度看电池与硅片环节成本均较PERC高0.02元/W左右组件环节TOPCon成本较PERC低0.02元/W完全一体化成本仅比PERC略高

2TOPCon今年量产提速优势企业提前受益

今年量产的TOPCon主要以LPCVD为主今年N型电池量产中TOPCon将占大部分业内TOPCon的领军企业主要包括晶科能源晶澳科技钧达股份中来股份天合光能

根据各公司公告今年TOPCon落地量产的主要企业为晶科能源钧达股份天合光能其中晶科能源今年1月在安徽合肥投产8GWTOPCon电池项目年内合肥和海宁项目将达16GW且合肥二期8GW项目也在规划中钧达股份计划16GW扩产项目今年一期8GW项目有望落地此外天合光能8GW项目预计也将在今年落地中来股份16GW扩产项目也在进行中整体看今年TOPcon落地产能预计将达到40-50GW

见智研究认为很明显TOPcon今年经济性更强TOPCon将率先实现P型到N型的过度因为目前TOPCon全环节成本与PERC基本持平今年将是大规模放量期天合光能晶科能源正泰电器中来股份等众多企业纷纷布局预计今明两年优势企业将提前受益

HJT利好密集落地经济性有望年底实现

HJT是另一种N型电池又叫异质结由两种不同的材料组成即在晶硅和非晶硅薄膜之间形成PN结综合了晶硅电池和薄膜电池的优势转换效率更高

HJT与TOPCon不同的是其优点在于步骤少只需要4步而TOPCon则需12步左右所以工艺精简且效率高其四大步骤主要包括清洗制绒非晶硅薄膜沉积TOC镀膜和电极制做除此之外HJT较TOPCon转换效率更高且未来可以和钙钛矿结合成叠层电池大幅提升转换效率长期看较TOPCon更占优势但HJT的缺点主要是成本高设备成本在4亿左右除了设备成本外银浆和靶材的成本高也是制约HJT大规模商业化的重要原因

1利好频出HJT再次成为市场焦点

但近期HJT技术利好频出重燃市场信心首先隆基绿能公布HJT电池全尺寸转换效率达到26.5%其次金刚玻璃发布会数据表示产线电池效率25%以上异质结的关键降本硅片减薄和银浆耗量都做的不错硅片薄片化达到130μm银浆耗量6月做到120mg年内做到110mg

最后华晟新能源公布HJT性能超预期降本也超预期华晟发布会表示2022年3月M6-12BB电池单片银耗量已降至150mg以下量产效率24.5%瓦耗量为22.3mg且表示持续推进低温银浆国产化进程2022年H2计划背面副栅使用银包铜浆料单片银耗降至100mg2022年Q3计划做钢制网板和专用浆料并结合SMBB目标将单片银耗量降至120mg2023年计划全面应用银包铜浆料结合OBB技术将银耗量降至70mg2024年计划电镀铜技术应用全面取代含银浆料每瓦银耗量降低为0mg最终华晟表示对HJT降本很有信心并认为其最终HJT金属化成本会下降到与PERC非常接近甚至持平即0.07-0.08元/W华晟表示其2022年底目标是HJT全成本与PERC持平接近0.08-0.1元/W其中非硅成本控制在0.28元/W以下结合硅片薄片化成本优势和组件端优势HJT成本有望与PERC持平

见智研究认为HJT技术路线由于有较高的转换效率近几年一直被市场寄予厚望关注度也有增无减但是由于成本问题导致商业化进行并不顺利TOPCon和HJT的角逐从未停止从去年年底开始TOPCon的成本优势已经凸显所以对于今年TOPCon是量产之年市场有预期到见智研究认为也可以说TOPCon先行HJT一步而近期HJT降本进程的提升重新将市场关注的焦点聚焦到HJTHJT类似于去年的TOPcon今年年底至明年HJT的经济性预计将开始显现

2企业不断加码HJT产能扩张加快

HJT布局的企业以金刚玻璃爱康科技迈为股份东方日升为主截至到2021年底已有HJT产能约6GW其中包括金刚玻璃1GW通威股份1.45GW爱康科技0.66GW等等今年布局HJT企业持续增多金刚玻璃今年6月宣布拟投资41.91亿元建设4.8GW异质结电池+组件项目华晟新能源2022年投产2.7GW在建产能7.5GW2023年投产产能大于10GW加上明阳智能爱康科技晶澳科技等企业产能预计HJT2022年底产能有望达到20-30GW

见智研究认为目前HJT和TOPcon之争仍较火热尤其地面电站的应用上但由于HJT在未来效率升级方面更具潜力如果说年底后HJT降本进度符合预期更具经济性那HJT会较TOPcon更具优势但近两年仍处于电池技术摸索期TOPcon由于设备限制低其经济性更强短期仍是产业最具性价比的选择

IBC难度高有望率先应用分布式场景

相比于HJT和TOPConIBC电池技术难度更大IBC电池即叉指式背接触电池最大特点是正面无栅线PN结和金属接触均在背面缺点是工艺复杂良率低成本高

相比于HJT和TOPcon的火热市场对IBC电池讨论较少实际上IBC技术可以看作是HJT技术和TOPCon技术的进一步升级IBC与TOPCon叠加形成TBCIBC与HJT叠加形成HBC但目前由于HJT和TOPcon仍处于技术发展期且不够成熟所以提TBC和HBC仍为时过早IBC因为正负极都在电池背面所以工艺相对最复杂

目前市场主要研究IBC技术的是隆基绿能爱旭股份隆基绿能今年1月突然爆出HPBC技术隆基绿能主打的HPBC是P型IBC不同之处在于技术基础仍然是PERC而PERC相对成熟比直接跨越式上TBC难度要低

隆基绿能布局HPBC主要目的是应用在分布式上面因为HPBC分布式兼顾效率美观比较适用于城市慕墙更好的适配隆基绿能在BIPV领域的布局但根据产业反馈目前进展看HPBC目前平均效率在24.7%左右良率约90%还不具备大批放量的能力因为目前无法保证大批放量后效率和良率的稳定性

相对于隆基绿能而言爱旭股份则重点布局IBC技术继PERC失去红利后爱旭股份没有布局HJT和TOPCon而是直接进军IBC并推出N型ABC的自有专利技术电池6月28日爱旭股份召开ABC产品发布会会上宣布其新型ABC电池平均量产转化效率25.5%2025年有望27%以上N型单晶的ABC技术理论效率29%组件量产效率在23.5%最大功率720W以上除了效率外产品的亮点更具美观性正面全黑无栅线遮挡更适用分布式市场产品栅线全在背面采用无银工艺解决了银浆成本的烦恼

整体看见智研究认为目前而言不同路线的电池技术仍处于边走边看的态势短期仍处于多条技术路线平行长期大概率会在角逐中分出胜负实现技术路线的一致性就目前N型电池而言TOPcon和HJT各有各的优势但根据目前HJT降本加速的趋势大概率几年后HJT会更具有优势因为晶硅电池效率有理论极限仍需和化合物电池结合使用提升效率但是IBC技术短期内看大规模产业化仍较难因为IBC技术比HJT 和TOPCon难度都大企业经验相对较少目前从隆基绿能爱旭股份的进程看IBC主要发力点集中在分布式也是量产落地后主要应用场景