光伏電池技術路線之爭愈演愈烈

目前異質結的概念在市場上已是如火如荼,極端的假設條件下,業內已經有人開始計算異質結成本追平PERC的可能性,但目前看來,專業電池企業及二線企業在異質結技術的推進速度上明顯比頭部垂直一體化巨頭更快,這是“創新者的窘境”光伏版,還是巨頭企業的“明月照大江”,現在還不好下結論。

但可以肯定的是,中短期內市場必然要面臨PERC、異質結、TOPCon共存的一個產業格局,企業間的技術大戰已經悄然掀起。

異質結電池真的來瞭

異質結太陽能電池最早是由日本三洋公司於1990年開發,前期設備以進口為主,國內較早佈局的企業為漢能、鈞石、晉能、中智等,生產規模較小,屬於小眾市場,而隨著異質結設備的國產化,國內光伏企業,尤其是二線乃至三線企業紛紛宣佈要進軍,目前國內的產能規劃已超過瞭50GW,業內普遍預測,異質結電池短中期之內轉換效率將會突破25%。

不過,雖然目前計劃投資異質結電池與對此進行研究的企業很多,但切實拿出成果的很少,量產規模普遍不大。

“老玩傢”中,晉能的異質結量產平均效率已達23.85%,預計年底可達24.2%,據晉能科技總經理楊立友表示:“目前晉能科技異質結產品的成本是PERC的138%,我們對下降至108%的水平比較有把握,這隻是比較保守目標。”

鈞石能源則另辟蹊徑,於今年的snec展會上極具創意的推出瞭HDT多晶異質結雙面組件,據稱,其電池的轉換效率高達23.5%,成本卻比PERC低瞭10%。

“新玩傢”中,東方日升是前十組件出貨商中第一個對異質結組件進行量產的,在最新的半年報中,東方日升表示其異質結電池最高量產效率已高達24.2%,最高組件效率高達22%以上,首批實現9BB異質結半片低溫焊接封裝工藝,半片異質結組件轉換效率突破21.90%,首年的衰減率不超過2%,30年衰減率不超過16.5%。除此之外,公司還提到要將異質結與疊瓦技術相結合,目前已完成前期工作,可快速試產。

前十出貨的組件企業中,除東方日升外隻有阿特斯切實有異質結的產能規劃已經開工,預計2021年一季度出貨,天合光能在半年報中透露其有關異質結的科研進展稱近期即將完成HJT產品的TUV認證,但並未進行產能規劃。

專業太陽能電池制造商也已入局,通威HJT電池研發產線於2018年底便已經啟動,2019年6月正式運行,截止至2019年報,HJT電池最高轉換效率已經突破24.6%,但在半年報中未披露有關HJT技術的具體進展。

銀漿是“N時代”的鎖,MBB是鑰匙

不過異質結電池想實現產業化,成本依然是決定性因素。

銀漿成本是制約異質結電池成本的最主要因素,異質結電池需要更多銀漿,而且是價格更貴的低溫銀漿,根據2019年光伏產業發展路線圖的統計數據,P型電池銀漿消耗量約114.7mg/片,這其中還有32mg為背銀。異質結電池雙面都要刷銀漿,消耗量為300mg/片,數量上相差接近三倍。

據安信、華創等研報統計,低溫銀漿主要由京都電子KEM壟斷,售價約達6500-6800元/kg,而高溫銀漿售價為4500-4800,按照2019年的平均值300mg/片來計算,每片電池片的銀漿成本高達1.95元,而PERC電池即使同樣使用KEM的銀漿,每片成本也僅在5毛左右,如果使用國產高溫銀漿這個價格還會更低。相比之下,靶材成本甚至設備折舊成本反倒是顯得無足輕重瞭。

產業目前也在為銀漿成本的降低而努力,一方面推進低溫銀漿國產化和銀包銅等方式降低銀漿價格,另一方面則則是通過MBB等技術手段降低銀漿使用量,根據SOLARZOOM新能源智庫所說,銀包銅+無主柵甚至可以追平PERC的銀耗。

但是目前來看,雖然高溫銀漿的國產化進展如火如荼,但低溫銀漿市場中日本KE依然處於絕對壟斷地位,為瞭保障利潤,國內目前實現規模化出貨的僅晶銀、帝科、聚和等少部分企業可以做到試探性量產,且產能並不充裕,銀包銅技術也不成熟。

所以中短期內,電池企業自身節省銀漿使用量的技術,將是異質結電池縮小與PERC成本差異實現量產的關鍵所在,這其中最主要就是MBB技術。

雖然MBB技術應用的主要目的是為瞭減少電池功率損失,提高導電性和降低碎片率,但是由於增加主柵數量過程中主柵寬度逐步縮窄、細柵寬度逐步減小,客觀上導致瞭銀漿消耗量減少,拉近瞭異質結與PERC的成本差距。

根據2019中國光伏產業發展路線圖所示,2019年9BB電池片湧入市場,市占率16.5%,比5BB電池節省銀漿25%。

因此,9BB乃至12BB、無主柵等技術與N型矽片相結合的技術目前已成為異質結電池量產並追趕PERC的重要技術手段,不但增效更是降本,目前量產異質結組件大多采用MBB技術,東方日升半年報中稱,公司成為首批實現9BB異質結半片低溫焊接封裝工藝的供應商,在天合光能的半年報中也有相關研究,將N型MBB切半雙面雙玻和單玻組件實現量產能力作為公司研發目標之一。

PERC和TOPCon的防守反擊

當然,短期之內市場依然是PERC的天下,PERC的擴產依然如火如荼,而中長期來看,TOPCon與異質結哪個更優也需要拭目以待。

或許是無心插柳,愈演愈烈的大尺寸技術客觀上延長瞭異質結電池落地的時間,因為目前國產異質結設備主要的加工尺寸為G1和M6,且異質結產線建成後技改難度較大,許多企業希望設備尺寸可以由210mm向下進行兼容,以應對尺寸上的風險,給國產設備廠傢增加瞭工作量。

短期來看,異質結不管是量產效率還是實驗室效率,想要拉開PERC三個點的以上都不容易,隆基在2019年宣佈,PERC電池的實驗室轉換效率達到24.06%,正式突破此前業內定義的24%的天花板,半年報中顯示,隆基的量產記錄也已經突破瞭23%,天合半年報中披露新建PERC產線轉換效率達到22.8%-22.9%,晶澳年報中稱量產效率已達到22.7%。

中期來看,異質結面對TOPCon優勢也並不明顯,鹿死誰手尚未可知,因為PERC生產線可以通過改造升級為TOPCon生產線,參考中利騰輝6月10日公告的,同時技改1GW TOPCon全產線和新建1GW異質結全產線的項目預算(電池+組件),擬投資金額分別為3.75億和12億,建設周期分別為18個月和24個月,成本相差瞭3.2倍。即使隻考慮設備及安裝費用,二者也分別為2.75億和9.7億,相差瞭3.53倍。

因此,通過技改PERC產線升級TOPCon無論是成本還是時間,都遠遠小於異質結,幾乎可以默認中長期的未來,至少龍頭企業現有PERC產能中大部分都可以升級為TOPCon產能。

頭部出貨企業中,晶科、天合光能一直是TOPCon電池的先行者,根據中國光伏委員會發佈最新發佈,晶科創造瞭的TOPCon雙面電池24.87%(全面積)和24.90%(孔徑面積)的中國最高效率,甚至曾在官微文章《關於Tiger Pro,你想問的都在這裡》中明確表示:“比較TOPCon以及異質結,我們綜合比較幾個維度,目前我們是選擇瞭TOPCon。”目前晶科的Tiger-N型組件已經量產。

天合在半年報中披露,TOPCon電池的實驗效率達到24.58%,公司目前量產最高批次平均效率達到23.8%,研發擴散工藝並成功導入TOPCon生產線,黃河水電量產效率達到23.2%,中來則制定瞭效率>25%的研發目標。

長期來看,光伏產業技術路線又該如何去走呢?強者恒強的產業格局又是否會被打破?

北極星太陽能光伏網將於2020年10月23日在北京舉辦“第二屆光伏新時代論壇暨‘北極星杯’2020光伏影響力品牌評選頒獎典禮”,擬邀請政府部門、業內權威專傢、行業協會、電網企業、設計院、電站業主、光伏EPC、光伏制造企業等相關單位參會。會議重點圍繞光伏政策、市場變化、技術創新、平價項目開發與管控等問題進行探討,以期協同企業合作,打破產業壁壘,共同為平價新時代的光伏行業健康發展獻計獻策。

光伏電池技術路線之爭愈演愈烈-圖1

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