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异质结和TOPCon技术未来以何种形式竞争?

时间:2022-12-06 15:22:28 来源:中国电力网

近期受到异质结电池转化效率破世界纪录这一消息的影响,A股异质结电池概念股逆势冲高。隆基绿能宣布,经过德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)最新认证,公司自主研发的硅异质结电池转换效率已达到26.81%,是目前全球国际太阳能电池效率的最高纪录。当前主流的P型电池接近理论效率极限,降本趋势放缓,N型电池普遍受到看好,市场认为未来发展空间将进一步加大。

一、光伏技术历史和分类

第一块太阳能电池1954年诞生于美国贝尔实验室,转换效率仅为6%,而后太阳能电池从太空应用转至陆地应用,受到能源转换的需求和国家政策的推动,光伏技术快速发展。光伏技术分为两大类,晶体硅和薄膜,而中国主要在晶体硅技术中领先全球。早期技术主要来自国外的理论基础,但在欧美专家10年前转型薄膜技术时,中国在晶体硅技术上实现了突破。首先在硅料生产方面,协鑫、通威等企业将硅料成本大幅下降。电池生产设备也实现了国产替代,例如捷佳伟创等企业。

相比薄膜电池,晶体硅电池有很大的性价比优势,适用度也相对广泛。从全球出货量看,晶体硅占95%以上,而薄膜电池只有5%以下,因此晶体硅技术占绝对的主导地位。晶体硅又细分为单晶和多晶技术,而隆基将单晶技术的工艺制造流程进行优化,大大降低了单位制造成本,因此单晶成为主流,大概占总出货量的98%。单晶硅的主流技术为PERC,其他技术包括异质结(HJT),TOPCon,IBC等。

异质结电池最早来自日本,1990年由三洋公司研发。2010年专利保护结束后,中国光伏企业逐渐大量进入异质节电池的研发。起初异质结做得最好的是汉能,但是因为商业运作不佳,企业的核心研发成员大多去了其他光伏企业,比如隆基。近五年异质结发展迅猛,达到了惊人的26.81%的转换效率。

二、异质结电池优势和不足以及发展前景

优势主要包括

1、制程相对简单,仅有4段

2、性能优势,温度系数非常低,比PERC和IBC电池都低,大概为0.25%,普通电池一般为0.4%;

3、光衰低,因为N型电池比P型电池杂质浓度低,转换效率高;

4、双面率高,双面电池比单面电池发电效率高3-10%。

不足包括

1、稳定性不够好

2、出货量和生产效率不够高;

3、单位制造成本高于PERC和TOPCon。

因此,异质结的竞争优势还未完全体现,目前前十厂家都在向这个方向发展,比如通威、爱康等都有布局,以及一些即将上市的电子厂家甚至规划了5-10G瓦的异质结产能,十分看好异质结的发展。随着国产设备替代比例上升,技术成熟化,预计异质结未来发展前景广阔。

Q&A

Q1:低温银浆和RPD设备的国产化率如何?

a1:低温银浆最早被日本垄断,每公斤成本比传统银浆高2000-3000元。近5年,我国异质结电池研发投入和生产投入的大幅上升,许多传统银浆公司和其他原材料公司进入了低温银浆领域,对低温银浆生产成本的下降起到了关键作用。现在低温银浆大概比传统银浆贵1000元左右,预计未来可实现全面代替。

b1:RPD设备也起源于日本,国内佳捷伟创获得了日本公司的授权,招募许多研发人员,做的比较成功。公司此前也宣布可以为异质结电池提供全套产线。目前国内只有这一家公司在做,但国产化在稳步推进。

Q2:目前异质结电池能接受多薄的硅片?

a2:.异质结是对称结构,所以可以用比较薄的硅片,是它的优势之一。理论计算最薄为100微米左右,但目前产业化在120-140微米之间。

Q3:.异质结单瓦成本何时可以降低到PERC的成本水平?

a3:异质结的推广主要受到三点制约,初始投资成本高、出片率偏低和低温银浆用量偏高。虽然异质结整体成本偏高,但是效率比PERC高,因此溢价更高,尤其现在已经达到26.81%的转换率。

Q4:异质结是否有其他降本瓶颈?

a4:.原材料端:

1)银浆用量下降进程目前比较好;

2)靶材逐渐被低成本材料代替;

3)硅片逐渐薄片化。

b4:设备端:投资大约为 3-4亿元/G瓦,相比此前的5-10亿元/G瓦已大幅下降,未来将进一步国产化降本。

Q5:异质结和TOPCon技术未来以何种形式竞争?一种技术是否会取代另一种还是会共存?

a5:目前电池厂商更多选择投资TOPCon技术,因为和PERC具有更高的兼容性,投资相对更小。专家认为未来异质结的份额将会上升,3-5年内两种技术将共同发展。3-5年后将会是异质结或TOPCon和钙钛矿的叠加,将会出现新的技术,成本也将进一步下降。

Q6:提高开路电压和短路电流如何影响转换效率?

a6:电子技术的提高,最核心的指标就是开路电压的提高,都是在开路电压方面首先进行尝试。其它参数包括填充因子和电流密度。

Q7:关于设备产业周期,异质结技术中哪些设备会增加或减少,哪些会继续使用?

a7:清洗,PECVD,RPD是新设备,丝网印刷会继续使用。

Q8:国内有哪些PECVD做的好的企业?

a8:迈为股份和理想万里晖。

Q9:国内有没有靶材比较好的企业?

a9:高端靶材基本都是从日本和韩国进口,少部分中低端的是国产。

Q10:异质结电池做成组件效率会有多少损耗?

a10:电池到组件行业术语为CTM,比较好的可以做到100%,主要在于封装工艺的不同,例如单玻和双玻。


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