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能源環(huán)境新聞

誰是下一代光伏電池

星之球科技 來源:每日財報2021-12-30 我要評論(0 )   

降本增效是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的唯一主線,而其中必然伴隨著技術(shù)的升級和迭代,電池尤其如此。經(jīng)過2021年光伏電池的發(fā)展,現(xiàn)在行業(yè)走到了新的十字路口,N型電池進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化擴(kuò)張...

降本增效是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的唯一主線,而其中必然伴隨著技術(shù)的升級和迭代,電池尤其如此。經(jīng)過2021年光伏電池的發(fā)展,現(xiàn)在行業(yè)走到了新的十字路口,N型電池進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化擴(kuò)張階段。

長城證券在最新的2022年光伏投資策略報告中提到,2021年硅料價格大幅上漲導(dǎo)致硅片生產(chǎn)原材料成本大幅提高,下半年硅片廠商盈利水平明顯下滑。N型硅片厚度下降潛力顯著高于P型硅片,更符合行業(yè)對快速降本的訴求,滲透率有望快速提升。

N型時代

光伏電池主要分為P型與N型,二者的區(qū)別在于原材料硅片和電池制備技術(shù)不同。

P型硅片在硅材料中摻雜硼元素制成,N型硅片在硅材料中摻雜磷元素制成。P 型電池原材料為P型硅片,通過制備技術(shù)分類主要包括BSF電池、PERC電池,N型電池原材料為N型硅片,主要包括PERT/PERL、TOPCon、HJT(異質(zhì)結(jié))、IBC等。

P型單晶硅電池發(fā)展較早,在2015年之前是由鋁背場(BSF)電池主導(dǎo),曾經(jīng)占據(jù)了90%的市場份額。CPIA的數(shù)據(jù)顯示,2020年,PERC電池占比從2019年的65%提升至86.4%。

轉(zhuǎn)換效率接近理論瓶頸,制約P型電池滲透率繼續(xù)提升。根據(jù)光伏協(xié)會產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線報告,N型高效電池2030年轉(zhuǎn)換效率或超過25.5%,比P型電池高出1個百分點以上。根據(jù)CPIA預(yù)測,2030年,N型電池的市占率或?qū)⑦_(dá)到56%左右,前景十分廣闊。

N型光伏電池主要包括TOPCon、HJT和IBC三種技術(shù)路線,但目前主要是前兩者。

從生產(chǎn)工藝難度來看,IBC >TOPCon>HJT,HJT電池工藝最簡單,核心工藝僅需要4步。而BSF電池需要6道工藝、PERC需要8道工藝、TOPCON需要10多道工藝,HJT是目前光伏電池中工藝流程較短的技術(shù)路線。

轉(zhuǎn)換效率層面,HJT> TOPCon> IBC,目前異質(zhì)結(jié)電池的量產(chǎn)最高效率已經(jīng)達(dá)到 25.05%,TOPCon量產(chǎn)最高效率達(dá)24.5%,IBC達(dá)到24%。

從投資成本角度,IBC>HJT> TOPCon,目前PERC+單GW設(shè)備投資在2億元左右, TOPCon投資約2.5億元左右,HJT投資額在4-4.5億元左右,IBC設(shè)備投資額則在4-5 億元左右。

由于TOPCon和PERC工藝相似, 因此在PERC產(chǎn)線上新增非晶硅沉積的 LPCVD/PECVD設(shè)備以及鍍膜設(shè)備,可將PERC 產(chǎn)線升級至TOPCon。目前PERC 設(shè)備投資在 1.2-1.5億元/GW,TOPCon投資約 2-2.5億元/GW,將PERC改造為 TOPCon 僅需0.8億元/GW,可大幅降低電池設(shè)備投資成本,擁有PERC電池產(chǎn)能的企業(yè)投資意愿更強(qiáng)。而HJT是低溫工藝,因此需要重新新建產(chǎn)線,投資額在4-4.5億元/GW。

目前 TOPCon電池成本低于HJT約0.13元/W,但根據(jù)《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖2020版》的數(shù)據(jù),未來HJT的轉(zhuǎn)換效率將始終領(lǐng)先TOPCon。盡管目前HJT的產(chǎn)業(yè)化稍稍落后于TOPCon,但放在更長的時間維度內(nèi),只要成本能降下來,HJT更有競爭力。

華晟新能源、鈞石能源、山煤國際、通威股份、愛康科技、東方日升、明陽智能、金剛玻璃等企業(yè)均已宣布投資新建GW級的HJT相關(guān)項目,據(jù)公開資料顯示,目前市場上規(guī)劃 HJT電池片技術(shù)的產(chǎn)能有近40GW+。

不遺余力降成本

HJT的成本劣勢主要是光伏銀漿占比太高和設(shè)備投資大所導(dǎo)致的,而這兩大問題正在加快得到解決。

光伏銀漿分為高溫銀漿和低溫銀漿兩種,主要的區(qū)別在于工藝溫度,傳統(tǒng)的P型電池和N型TOPCon使用高溫銀漿,HJT只能使用低溫銀漿。由于低溫銀漿的壁壘高,格局壟斷(日本KE占90%的市場),導(dǎo)致低溫銀漿的價格遠(yuǎn)高于高溫銀漿。

高溫銀漿市場已逐步實現(xiàn)進(jìn)口替代,國產(chǎn)廠商于2017年對高溫銀漿進(jìn)行進(jìn)口替代,到 2020年國產(chǎn)品牌帝科股份、蘇州固锝、匡宇科技、常州聚合高溫銀漿市占率約40%+,海外供應(yīng)商日本KE、杜邦、漢高、賀利氏由于成本劣勢,正逐步被國產(chǎn)品牌替代。

目前低溫銀漿由于對原料要求高,未來隨著國產(chǎn)HJT投資規(guī)模的擴(kuò)大,低溫銀漿也有望實現(xiàn)進(jìn)口替代。

常州聚和、蘇州晶銀已經(jīng)實現(xiàn)低溫銀漿小批量生產(chǎn),浙江凱盈進(jìn)入產(chǎn)品測試階段。目前進(jìn)口銀漿價格約6500-6800元/kg,國內(nèi)低溫銀漿價格約為5000-5500元/kg,隨著國產(chǎn)化量產(chǎn),低溫銀漿價格有望降至5000元/kg以下,與高溫銀漿平價。

銀粉在低溫銀漿的總成本中占比超過98%,所以低溫銀漿降本的關(guān)鍵點在于降低銀粉耗用量。HJT可通過銀包銅技術(shù),將銀耗降至106mg。

由于銀包銅是低溫工藝,無法在 TOPCON 電池應(yīng)用,目前TOPCON電池正在研發(fā)電鍍銅工藝,由于銅容易氧化,過程涉及濕化學(xué),拉力較難控制,因此電鍍銅工藝較難,目前還處于實驗室階段。

再來看設(shè)備端,過去十年中,新的電池技術(shù)主要由國外機(jī)構(gòu)提出,國外設(shè)備廠商首先開發(fā)設(shè)備然后引入國內(nèi)。而從最新的TOPCon、HJT、IBC等高效電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化情況來看,國產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商在中試環(huán)節(jié)就開始與電池片企業(yè)廠緊密合作,不斷創(chuàng)新,成為技術(shù)和市場的引領(lǐng)者。

目前價值量占比最高的PECVD(價值占總設(shè)備成本的50%)進(jìn)口設(shè)備的價格約4.8億/GW,國產(chǎn)設(shè)備的價格僅2億/GW,價格為進(jìn)口設(shè)備一半。

邁為、理想、鈞石、捷佳偉創(chuàng)積極布局 PECVD設(shè)備,目前通威、華晟、阿特斯已采用邁為PECVD設(shè)備。邁為股份利用其自主研發(fā)的HJT異質(zhì)結(jié)高效電池量產(chǎn)設(shè)備與SunDrive的電鍍工藝,在全尺寸單晶HJT電池 上的光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了25.54%,創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄。

2017-2018年,HJT設(shè)備主要由梅耶博格、YAC、AMAT、日本住友等外資品牌提供,設(shè)備成本約10-20億/GW;2019年邁為、鈞石、捷佳偉創(chuàng)等開始進(jìn)行進(jìn)口替代,設(shè)備成本降至 5-10億/GW;2020年6月歐洲老牌光伏設(shè)備龍頭梅耶博格退出 HJT 的競爭國內(nèi)設(shè)備商加碼研發(fā),邁為和鈞石具備了HJT整線設(shè)備供應(yīng)能力,2020年 HJT設(shè)備成本降至5億/GW左右,隨著量產(chǎn)產(chǎn)能的投放,以及設(shè)備國產(chǎn)化率的提升,預(yù)計2021年HJT設(shè)備成本有望降至4億/GW。

12月初,邁為股份和REC集團(tuán)簽訂了400MW HJT電池整線設(shè)備訂單。一代光伏技術(shù)有一代設(shè)備,設(shè)備訂單的起量是產(chǎn)業(yè)化加速最直接、最有效的信號,REC的訂單是一個重要標(biāo)志,HJT的產(chǎn)業(yè)化速度正在加速到來。


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