縱觀光伏行業(ye) 的曆史,降本增效是永恒的趨勢,目前最成熟的PERC電池已經達到效率的極限,隨著新技術Topcon和HJT的日漸成熟,新的一輪技術變革一觸即發。6月28日金剛玻璃發布公告宣布投資8.32億(yi) 元新建1.2GW的HJT電池及組件項目,可以看出新進入者更願意選擇HJT,而PERC的老牌龍頭更願意去嚐試TOPCon,背後的原因是什麽(me) ?
1、光伏曆史複盤
回顧光伏的發展史,如何提高轉換效率、降低成本,使得投資收益率接近甚至超過火力發電,是推動行業(ye) 不斷前行的動力。
近10年來,光伏組件產(chan) 品從(cong) 多晶矽電池到今天的PERC電池,轉換效率從(cong) 10%到今天的24%,全球光伏度電成本(LCOE)從(cong) 2009年的350美元/MWh到今天的50美元/MWh以下,助力2020年成為(wei) 我國光伏發電平價(jia) 的元年,在沒有補貼的情況下成本接近火力發電。在許多海外地區,光伏發電的成本甚至大幅低於(yu) 火力發電。而我國的光伏產(chan) 業(ye) 規模全球第一,出口量不斷創下新高。
但是目前PERC電池的轉換效率已經接近24%的理論極限,產(chan) 業(ye) 界又開始為(wei) 下一代電池技術量產(chan) 做準備,目前市場關(guan) 注的焦點主要集中在Topcon和HJT(異質結電池)。
2、TOPCon:能夠在PERC的基礎上改造
除了能夠突破PERC電池的極限轉換效率,TOPCon電池工藝可以在PERC基礎上進行改造,與(yu) PERC電池工藝的主要區別在於(yu) 增加了硼擴、隧穿氧化層沉積等步驟。

在4月份,對於(yu) TOPCon的關(guan) 注曾迎來一波高潮。因為(wei) 德國一家研究所發表了一篇論文,認為(wei) TOPCon電池的極限效率是28.7%,高於(yu) HJT的理論極限27.5%效率。但是中科院專(zhuan) 家王文靜認為(wei) ,TOPCon隻有在雙麵都做氧化矽和多晶矽時才能達到理論最大值28.7%,單背麵理論效率隻能達到24.9%。但是短期來看,TOPCon可能會(hui) 卡在多晶矽鈍化層的製備等技術環節難以發展;中期來看,TOPCon的增效和降本路徑也不如HJT清晰;長期來看,TOPCon電池前表麵的同質結結構很難與(yu) 鈣鈦礦電池形成匹配的到點結構,很難與(yu) 鈣鈦礦電池形成疊層電池,發展前景有限。
但是近期TOPCon的效率也取得了超預期的發展,2021年隆基單晶雙麵P型TOPCon電池實現25.02%的轉換效率,再次激起了產(chan) 業(ye) 鏈對於(yu) TOPCon的期望,近期產(chan) 業(ye) 呈現加速的狀態。背後的重要原因之一就是現在PERC產(chan) 線龐大,如果直接淘汰,則會(hui) 造成較大的損失。因此假如TOPCon能夠延續現有產(chan) 線的壽命,廠商進行嚐試的動力很強。另外一個(ge) 原因就是目前HJT的設備成本還是比較高(約4.5億(yi) 元),TOPCon改造所需的費用約1.5億(yi) 元。
總的來看,業(ye) 內(nei) 普遍認為(wei) TOPCon大概率成為(wei) 一個(ge) 過度的產(chan) 品。目前各企業(ye) 的進展如下:

3、HJT:降本路徑清晰,未來潛力較大
另外一個(ge) 種子選手就是HJT,優(you) 點是理論轉換效率高達27%、僅(jin) 需4步工藝、無光衰、溫度特性好等等。

隆基等龍頭公司也有相關(guan) 的技術儲(chu) 備,從(cong) 公開信息整理的各家公司效率如下圖:

安徽華晟的中試線轉換效率接近24.73%,邁為(wei) 股份經過國際認證的轉換效率達到24.61%。

缺點就是目前設備成本4.5億(yi) 元/GW,比較高。但是目前HJT的降本路徑非常清晰。
1)矽片:薄片化
按照矽料價(jia) 格95元/kg來算,矽片占HJT總成本的47%。另外由於(yu) HJT使用的是低溫工藝,相較於(yu) PERC天生更容易實現薄片化。假如厚度下降到150μm,矽片的成本將會(hui) 和P型一樣。
從(cong) 公開信息來看,目前安徽華晟已經計劃開始嚐試130μm,證明目前N型的減薄進展值得期待。
但是對於(yu) 薄片化還是需要辯證來看。矽片做薄了之後,還需要組件廠根據變薄的矽片重新研發設備,這個(ge) 過程不會(hui) 一蹴而就,因為(wei) 對於(yu) 組件廠來說,產(chan) 線的成本還沒有收回,短期動力不會(hui) 太強。
另外HJT專(zhuan) 用的大矽片還可以通過直接切半棒、切邊皮,從(cong) 而提高出片率,降低矽片成本。
2)非矽材料:降低銀漿用量
在HJT非矽材料成本眾(zhong) ,與(yu) PERC有差異的主要是銀漿和靶材,其中銀漿占成本56%,是主要的降本目標。銀漿主要用於(yu) 做成柵線,以此來收集獲得的電流。
目前業(ye) 內(nei) 普遍主要是通過把柵線做細、做多,目前業(ye) 內(nei) 在往12BB的方向突破。但是其實無主柵才是最終的降本目標,奈何目前專(zhuan) 利掌握在海外,短期內(nei) 還處在保護期。
另外一個(ge) 方法就是銀包銅,1/3的銀用銅來替代。
3)設備降本:2021年底或明年降至3.5億(yi) 元/GW
目前HJT的設備成本是4.5億(yi) 元/GW,根據產(chan) 業(ye) 鏈調研來看,今年底設備成本有望下降到3.5億(yi) 元/GW,屆時能夠接受的老玩家會(hui) 更多。
4、HJT降本進行的如何?何時大規模量產(chan) ?
上文提到了未來HJT努力降本的方向,業(ye) 內(nei) 認為(wei) 在2022年HJT將會(hui) 實現與(yu) PERC電池直接競爭(zheng) 的能力。因此2021年是HJT萌芽的元年,從(cong) 設備訂單情況就是最好的證明。在某龍頭設備公司的電話會(hui) 議中,公司表示2021年的訂單將會(hui) 在10GW以上,2022年的預期是20-30GW,2023年50GW,可以看出訂單情況是倍增的,2022年或將是HJT放量的時間節點。
5、HJT未來的想象力:疊層電池
HJT電池技術大概率不會(hui) 是光伏電池技術的終點,未來HJT/鈣鈦礦疊層電池或許是未來,轉換效率可能會(hui) 達到29%。而兩(liang) 種電池的特性,也恰好適合做成疊層電池。
1)HJT電池藍光響應差,需要頂電池來吸收短波光線;2)HJT電池本身的非晶矽/納米矽鍍膜工藝、ITO鍍膜工藝與(yu) 疊層工藝契合;3)HJT電池的低溫、無水工藝工程與(yu) 鈣鈦礦技術相匹配;4)鈣鈦礦技術難以實現組件級別麵積的均勻沉積,適合在矽片尺寸級別製備;5)鈣鈦礦薄膜組件采用ITO進行互聯,疊層電池可采用銅焊帶互聯。
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