降本增效是光伏行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵，隨著持續(xù)的效率提升和成本降低壓力，光伏電池和組件技術(shù)快速更新迭代。目前來看，PERC電池性價(jià)比頗高，但隨著其效率挖掘潛力逐步接近極限，若想要再大突破，顯然是難上加難。因此，要進(jìn)一步推動(dòng)降本增效，在競(jìng)價(jià)市場(chǎng)占領(lǐng)一席之地，勢(shì)必要尋求更高效率的電池組件技術(shù)。
從行業(yè)層面看，研究指出，光伏發(fā)電技術(shù)路線將于今年開啟由P型向N型迭代的趨勢(shì)。異質(zhì)結(jié)(HJT)電池作為最具希望的N型代表，極限效率有望超30%，不僅能與IBC和鈣鈦礦等形成疊層電池，還具有高效率、高可靠性、可雙面發(fā)電、低溫工藝制程、薄硅片應(yīng)用、溫度特性好、無LID與PID效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，受到國(guó)內(nèi)外眾多光伏企業(yè)密切關(guān)注。
頭部企業(yè)爭(zhēng)先布局
光伏技術(shù)迭代史，是一部長(zhǎng)江后浪推前浪、創(chuàng)新-淘汰-升級(jí)-再創(chuàng)新不斷循環(huán)的歷史。它既殘酷又迷人，每輪技術(shù)革命都會(huì)重塑原有競(jìng)爭(zhēng)格局，催生出新的行業(yè)龍頭。
光伏新一輪顛覆性技術(shù)變革將發(fā)生在電池環(huán)節(jié)，異質(zhì)結(jié)由此站上風(fēng)口，成為最受追捧的下一代N型電池?zé)衢T技術(shù)路線之一。行業(yè)新軍、傳統(tǒng)巨頭紛紛入局，大大加速了異質(zhì)結(jié)的降本提效和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
縱觀國(guó)內(nèi)，從早期的愛康、國(guó)家電投、晉能集團(tuán)、中智電力、彩虹集團(tuán)，到后來陸續(xù)有山煤國(guó)際、東方日升、通威等越來越多的企業(yè)躋身異質(zhì)結(jié)陣營(yíng)。
據(jù)《全球光伏》統(tǒng)計(jì)，目前有超過20家企業(yè)已布局異質(zhì)結(jié)，現(xiàn)有產(chǎn)能規(guī)劃已達(dá)71.9GW，電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率早已突破25%。
此前，華晟新能源加速推進(jìn)10GW產(chǎn)能擴(kuò)張，隆基多次打破異質(zhì)結(jié)電池光電轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄，異質(zhì)結(jié)憑借其技術(shù)優(yōu)勢(shì)獲得多方青睞及海量資本加持。
數(shù)據(jù)顯示，Wind異質(zhì)結(jié)電池指數(shù)兩年內(nèi)累計(jì)漲幅高達(dá)230%。以復(fù)權(quán)后股價(jià)計(jì)算，該指數(shù)成分股之一、異質(zhì)結(jié)設(shè)備企業(yè)邁為股份(300751.SZ)自上市以來股價(jià)大漲超過25倍。該公司8月26日的1小時(shí)投資者電話會(huì)議，吸引了779位機(jī)構(gòu)投資者參與，火爆程度可見一斑。
放眼海外，此前，在Intersolar期間，光伏組件集成制造商REC Group推出了其最新組件產(chǎn)品--Alpha Pure-R戶用異質(zhì)結(jié)組件。
REC產(chǎn)品Alpha Pure-R系列采用異質(zhì)結(jié)(HJT)電池、G12大尺寸組件設(shè)計(jì)，將提供410Wp、420Wp和430Wp的三種輸出功率，功率保證期各為25年。組件重21.5公斤，尺寸為1730x1118x30mm，REC計(jì)劃于8月在其新加坡工廠開始生產(chǎn)，這將使REC的Alpha產(chǎn)品線產(chǎn)能實(shí)現(xiàn)翻倍，從600MW增至1.2GW。
不過，近期REC突然宣布，準(zhǔn)備向美國(guó)市場(chǎng)出貨TOPCon了。REC即將向美國(guó)市場(chǎng)出貨的TOPCon組件型號(hào)是“N-Peak 3 Black”系列，標(biāo)稱輸出功率400W，并采用n型TOPCon技術(shù)，報(bào)道稱已在新加坡工廠生產(chǎn)，計(jì)劃于2023年1月發(fā)貨。這一變化發(fā)生在其創(chuàng)新的REC Alpha Pure-R異質(zhì)結(jié)組件開始生產(chǎn)兩個(gè)月后。
但業(yè)內(nèi)人士也提到，REC的TOPCon技術(shù)是在PERC產(chǎn)線升級(jí)改造的。通過在N型電池工藝的基礎(chǔ)上研發(fā)出的隧穿氧化層鈍化接觸技術(shù)，可基于現(xiàn)有PERC產(chǎn)線升級(jí)改造。但是TOPCon電池背面收光較差，其良率普遍在95%以下，量產(chǎn)難度很高，成本也較高。
此外，TOPCon的缺點(diǎn)是工序太過繁雜。PERC的工序基本在9個(gè);TOPCon在PERC的基礎(chǔ)上多了3個(gè)環(huán)節(jié)左右，共約12道工序，主要是增加在制結(jié)這一環(huán)節(jié)。
工藝繁雜是TOPCon的痛點(diǎn)，且目前技術(shù)路線并不統(tǒng)一，多條技術(shù)路線并行。主要有三種，第一種是LPCVD 制備多晶硅膜結(jié)合傳統(tǒng)的全擴(kuò)散工藝;第二種是LPCVD 制備多晶硅膜結(jié)合擴(kuò)硼及離子注入磷工藝;第三種是PECVD 制備多晶硅膜并原位摻雜工藝。目前雖以PECVD為主，但是成膜速度慢等問題仍然是痛點(diǎn)。工藝繁雜會(huì)帶來良率的劣勢(shì)，再加之增加的工序技術(shù)路線并不統(tǒng)一且難度較大。導(dǎo)致TOPCon整體良率在93-95%;而PERC電池良率在97-98%之間。
異質(zhì)結(jié)相比于PERC和TOPCon工藝步驟少，僅有四步，分別為：制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO薄膜沉積、電極金屬化。理論而言，工藝步驟少，可以提高產(chǎn)品良率以及節(jié)約部分生產(chǎn)成本，所以在這方面HJT是優(yōu)于TOPCon的。
顯而易見，同為第二代電池技術(shù)，TOPCon技術(shù)由于可以在傳統(tǒng)的PERC產(chǎn)線上改造，而異質(zhì)結(jié)技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是其可實(shí)現(xiàn)的高效率、更高的雙面率和更好的與鈣鈦礦疊層可能。
異質(zhì)結(jié)成本及應(yīng)用價(jià)值優(yōu)勢(shì)明顯
對(duì)于我國(guó)新能源發(fā)展而言，光伏發(fā)電無疑是最重要的一環(huán)。而聚焦至光伏產(chǎn)業(yè)內(nèi)部，提高發(fā)電效率、降低成本，始終是決定產(chǎn)業(yè)命脈的核心。
當(dāng)下，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，光伏產(chǎn)業(yè)似乎又來到了新的拐點(diǎn)?，F(xiàn)在行業(yè)普遍認(rèn)為，光伏的第三次技術(shù)變革最有可能發(fā)生在電池片領(lǐng)域，PERC電池是目前光伏產(chǎn)業(yè)的主流電池技術(shù)。
為突破產(chǎn)業(yè)瓶頸，市場(chǎng)開始呼喚功率更高的光伏新技術(shù)。8月18日，科技部、發(fā)改委、能源局等九部委發(fā)布《科技支撐碳達(dá)峰碳中和方案》，指出要重點(diǎn)“研發(fā)高效硅基光伏電池”。
所謂“硅基光伏電池”，一般包括P型電池與N型電池兩種。前者制作工藝簡(jiǎn)單，設(shè)備建設(shè)成本較低，一直以來都是性價(jià)比最高的電池技術(shù)路線。不論是上一代主流的鋁背場(chǎng)電池(BSF)，還是當(dāng)下正充當(dāng)市場(chǎng)主力的PERC電池，均屬P型電池序列。但另一面，目前P型電池已逼近其理論上的發(fā)電效率極限，降本增效的空間所剩無幾。
市場(chǎng)上足以替代P型電池成為市場(chǎng)主流的，便是N型電池。其技術(shù)路線多且清晰，發(fā)展相對(duì)成熟，各類技術(shù)的光電轉(zhuǎn)化效率均已超過24%，應(yīng)用潛力巨大，商業(yè)化空間十分可觀。
目前，N型電池的主要種類包括三種，即TOPCon、IBC以及異質(zhì)結(jié)。在行業(yè)看來，未來的光伏市場(chǎng)主流，大概率會(huì)從這三種技術(shù)中產(chǎn)生。
行業(yè)人士分析，在這三種技術(shù)中，前期生產(chǎn)壁壘最低的就是TOPCon。該技術(shù)的最大特點(diǎn)是生產(chǎn)線無需另造，只需改造現(xiàn)有的PERC產(chǎn)線即可，前期投產(chǎn)成本低。但它的光電轉(zhuǎn)化效率較低，目前的實(shí)驗(yàn)室極限是26%(ISE，雙面接觸)，優(yōu)于PERC，低于異質(zhì)結(jié)和IBC。此外，TOPCon的工序太過復(fù)雜——尋常的光伏電池一般只需經(jīng)過9道生產(chǎn)工序，而TOPCon的工序高達(dá)12~13道，大大提升了量產(chǎn)難度，良品率也因此極難把握。
至于IBC電池，是目前所有電池技術(shù)中發(fā)電效率最優(yōu)的一種，實(shí)驗(yàn)室極限效率已經(jīng)能達(dá)到26.63%。但工藝也最不成熟，加工成本極高，生產(chǎn)設(shè)備昂貴，距離商業(yè)化還很遙遠(yuǎn)。
對(duì)比之下，異質(zhì)結(jié)電池的表現(xiàn)更符合市場(chǎng)要求，被認(rèn)為是最有希望成為下一代主流電池的技術(shù)路線。根據(jù)CPIA公布的實(shí)證數(shù)據(jù)，目前，異質(zhì)結(jié)電池相比P型電池，在發(fā)電量上具備絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，每千瓦發(fā)電量可增益6-10%。其實(shí)驗(yàn)室最高光電轉(zhuǎn)換效率在26.5%左右，高于PERC和TOPCon電池，且工序最少，僅有4道，生產(chǎn)步驟可控性強(qiáng)，良品率最高。
發(fā)展前景不容小覷
目前異質(zhì)結(jié)技術(shù)已從探索準(zhǔn)備期進(jìn)入到發(fā)展期，一些已入局異質(zhì)結(jié)技術(shù)賽道的光伏企業(yè)正在積極擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模，規(guī)?；a(chǎn)正在推動(dòng)異質(zhì)結(jié)設(shè)備投資和材料價(jià)格降低，行業(yè)案例數(shù)據(jù)亦有印證。
據(jù)某項(xiàng)目上的數(shù)據(jù)顯示，異質(zhì)結(jié)雙面組件與PERC雙面組件相比，每瓦收益率提高7.5% ，與PERC單面組件相比，每瓦收益率提高14.4%。因此，綜合考慮發(fā)電量和成本，異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品已具備電站應(yīng)用價(jià)值(目前異質(zhì)結(jié)LCOE和PERC組件基本接近)。
而隨著設(shè)備和材料國(guó)產(chǎn)化實(shí)現(xiàn)成本大幅降低，產(chǎn)品供應(yīng)量和市場(chǎng)的增大，異質(zhì)結(jié)電池成本有望到2023年達(dá)到0.65元/M。
行業(yè)專家表示，低溫度系數(shù)、低衰減、高轉(zhuǎn)化效率、工藝簡(jiǎn)單等，是N型異質(zhì)結(jié)技術(shù)最主要的優(yōu)勢(shì)。異質(zhì)結(jié)電池的結(jié)構(gòu)決定了可以天然雙面發(fā)電，工藝流程只有清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、導(dǎo)電膜沉積、絲印固化四個(gè)環(huán)節(jié)，相比8道工序的PERC電池大大簡(jiǎn)化。在技術(shù)延伸上，隨著異質(zhì)結(jié)技術(shù)的逐漸成熟，未來有望成為一種平臺(tái)型技術(shù)，與鈣鈦礦結(jié)合形成疊層電池。
REC Group首席執(zhí)行官Jan Enno Bicker稱，未來的研發(fā)工作將完全集中在異質(zhì)結(jié)技術(shù)上。
“我們知道這是未來幾年一項(xiàng)最具潛力的技術(shù)，可以真正改善功率密度，令組件效率越來越高?！?/p>
Bicker表示：“REC Alpha Pure-R在尺寸、重量、功率輸出和操作方面確實(shí)達(dá)到了最佳狀態(tài)。通過這種新組件，我們?cè)俅纬晒Φ脑诟泳o湊的組件中實(shí)現(xiàn)了更高的功率，讓業(yè)主能夠?qū)崿F(xiàn)更高的能源獨(dú)立性并為全球能源轉(zhuǎn)型作出貢獻(xiàn)。” 同時(shí)，為了提升產(chǎn)品的可持續(xù)性，該系列產(chǎn)品沒有使用鉛，這符合RoHS標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)環(huán)境影響較小。REC Alpha Pure是市面上極少數(shù)的無鉛太陽能組件之一。
值得關(guān)注的是，據(jù)CPIA此前估算，假設(shè)2021-2025年全球裝機(jī)量分別為170、225、270、300、330GW，假設(shè)異質(zhì)結(jié)滲透率2021-2025年分別為5%、12%、26%、42%、60%。由此可見，異質(zhì)結(jié)市場(chǎng)前景不容小覷。
推動(dòng)技術(shù)迭代，開發(fā)出更高功率、更高效率、更高發(fā)電量的光伏組件產(chǎn)品，始終是光伏企業(yè)滿足終端市場(chǎng)需求的關(guān)鍵。未來，將有更多優(yōu)秀企業(yè)繼續(xù)堅(jiān)持以創(chuàng)新為驅(qū)動(dòng)，進(jìn)一步加大研發(fā)投入異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)及產(chǎn)品更新迭代之余，開發(fā)更多新技術(shù)和新產(chǎn)品，同步完善光伏電池片、光伏組件及相關(guān)產(chǎn)品產(chǎn)能布局，滿足更廣泛的市場(chǎng)需求，加快推進(jìn)碳中和發(fā)展進(jìn)程。
評(píng)論