光伏大轉(zhuǎn)折:N型電池的野望

時(shí)間:2021-12-10

來(lái)源: 市值觀察

導(dǎo)語(yǔ):過(guò)去未去,未來(lái)已來(lái)。

  2021年,光伏產(chǎn)業(yè)最大的變化不是上游漲價(jià),也不是供應(yīng)鏈角力,而是電池技術(shù)走到了時(shí)代的拐角。

  1 三條路線,兩大陣營(yíng)

  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(jí)和迭代,光伏電池尤其如此。

  光伏電池主要分為P型與N型兩種,最大的區(qū)別是原材料硅片,P型硅片中摻雜了硼元素,而N型硅片中摻雜磷元素。

  P型電池主要有BSF電池和PERC電池兩種,2015年之前,BSF電池占了總市場(chǎng)的90%,是絕對(duì)的主流。2016年之后,PERC電池接棒起跑,到2020年,PERC電池在全球市場(chǎng)中的占比已經(jīng)超過(guò)85%,BSF電池淘汰出局。在此期間,電池轉(zhuǎn)換效率從不足20%提升到超過(guò)23%。

  之前是P型電池內(nèi)部的自我更新,現(xiàn)在則是N型對(duì)P型的迭代。技術(shù)上發(fā)生了更大幅度的躍遷,但本質(zhì)未變,就是追求更高的轉(zhuǎn)換效率。

  N型電池主要分為TOPCon、HJT(異質(zhì)結(jié))、IBC三種,根據(jù)ISFH的數(shù)據(jù),PERC、HJT、TOPCon電池的理論極限效率分別為24.5%、27.5%、28.7%。到2030年,N型電池的轉(zhuǎn)換效率將超25.5%,比P型電池高出1個(gè)百分點(diǎn)以上。CPIA對(duì)此做出預(yù)測(cè),屆時(shí)N型電池的市占率或?qū)⑦_(dá)到56%左右。

  盡管N型電池有三種,但理論層面,目前能得到商業(yè)化普及的其實(shí)只有TOPCon和HJT兩種,而TOPCon跑的更快?,F(xiàn)實(shí)也是如此,根據(jù)EnergyTrend的數(shù)據(jù),2020年新增的N型產(chǎn)能中,TOPCon和HJT分別占了50%和30%。

  為什么會(huì)出現(xiàn)這種情況,對(duì)比一下就知道了。

  生產(chǎn)工藝層面,TOPCon需要10道工藝,HJT核心工藝只有四道,相比之下,IBC的工藝則極度復(fù)雜。

  轉(zhuǎn)換效率層面,目前HJT的量產(chǎn)最高效率為25.05%,TOPCon為24.5%,IBC最低,只有24%。

  投資成本層面,TOPCon單GW設(shè)備投資額約2.5億元,HJT在4-4.5億元左右,IBC的設(shè)備投資額則接近5億元,投資額在三種路線中是最高的。

  綜合來(lái)看,IBC工藝復(fù)雜,量產(chǎn)轉(zhuǎn)換率低,且投資額高,不被主流市場(chǎng)認(rèn)可也就合情合理了。

  那為何TOPCon比HJT更受產(chǎn)業(yè)圈歡迎?

  其實(shí)背后代表了兩大陣營(yíng),以隆基、晶科、天合為代表的傳統(tǒng)頭部企業(yè)目前在TOPCon上更為積極,華晟新能源、鈞石能源、晉能等新勢(shì)力則選擇押注HJT。

  至于傳統(tǒng)勢(shì)力為何傾向于TOPCon,最根本的原因在于產(chǎn)線的投資成本。

  雖然上文說(shuō)過(guò)TOPCon的生產(chǎn)工藝比HJT更復(fù)雜,但另一方面,TOPCon和PERC的產(chǎn)線重合度很高。在PERC產(chǎn)線上新增非晶硅沉積的LPCVD/PECVD設(shè)備和鍍膜設(shè)備就可升級(jí)為TOPCon產(chǎn)線,而改造成本不超過(guò)0.8億元/GW。由此帶來(lái)的直接結(jié)果就是TOPCon更具成本優(yōu)勢(shì),目前TOPCon電池成本比HJT低約0.13元/W。

  極大降低了新設(shè)備的投資成本,同時(shí)也避免了舊產(chǎn)線淪為沉沒(méi)成本,所以晶科、隆基、天合這些在PERC領(lǐng)域已有大量布局的企業(yè)切入TOPCon就很自然了。

  而新勢(shì)力之所以選擇HJT,也是希望換道超車。

  上文提到TOPCon的理論極限轉(zhuǎn)換效率為28.7%,高于HJT的27.5%,但前提是實(shí)現(xiàn)雙面多晶硅鈍化,而這一步很難跨過(guò)去,目前實(shí)驗(yàn)室層面的效率也僅22.5%,更別提量產(chǎn)效率了。而背表面鈍化技術(shù)TOPCon電池的理論效率極限只有27.1%,還不如HJT。

  更重要的一點(diǎn)是,HJT可搭載IBC和鈣鈦礦等其他工藝進(jìn)一步提升轉(zhuǎn)換效率,理論上可將轉(zhuǎn)換效率提升至30%以上。

  根據(jù)業(yè)內(nèi)的測(cè)算數(shù)據(jù),保持光伏電站LCOE(平準(zhǔn)化度電成本)、IRR(內(nèi)部收益率)不變的情況下,同一轉(zhuǎn)換效率下的TOPCon電池可以比PERC電池的價(jià)格高16.5%,而目前TOPCon電池的成本比PERC電池只提升了16.27%。換句話說(shuō),TOPCon相對(duì)于PERC已經(jīng)具備了性價(jià)比優(yōu)勢(shì)。

  每一代電池技術(shù)的生命周期都可以分為萌芽、擴(kuò)產(chǎn)、爆發(fā)、迭代四個(gè)階段,可以確定的是,N型電池已經(jīng)從萌芽期進(jìn)入擴(kuò)產(chǎn)期。

  11月2日,晶科能源發(fā)布N型TOPCon組件“Tiger Neo”,預(yù)計(jì)2022年一季度開始量產(chǎn),2022年全年產(chǎn)能規(guī)劃10GW。與此同時(shí),通威的1GW TOPCon中試線也將在年底前投產(chǎn),晶澳和隆基之前也表態(tài)會(huì)率先量產(chǎn)TOPCon。

  HJT的量產(chǎn)速度明顯慢了半拍,那是否意味著沒(méi)戲了呢?

  恰恰相反!

  2 最后的贏家

  盡管頭部企業(yè)大多選擇率先量產(chǎn)TOPCon,但這并不意味著方向已經(jīng)被確定下來(lái),從目前的情況來(lái)看,TOPCon和HJT并無(wú)絕對(duì)優(yōu)劣,而且技術(shù)成熟度都不高,可以說(shuō)都有機(jī)會(huì)。

  而回到光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的本質(zhì),最終還是要回歸降本增效這個(gè)核心命題,誰(shuí)能率先實(shí)現(xiàn)最低的成本和最高的效率,誰(shuí)就能夠勝出。

  本著這個(gè)原則,我們更看好HJT路線。

  先需要明確兩點(diǎn)。

  首先,目前HJT量產(chǎn)速度落后的根本原因是成本偏高(目前TOPCon電池成本低于HJT約0.13元/W)。

  其次,長(zhǎng)周期上,HJT的轉(zhuǎn)換效率更高。

  根據(jù)《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖2020版》的數(shù)據(jù),未來(lái)HJT的轉(zhuǎn)換效率將始終領(lǐng)先TOPCon,如果搭載IBC和鈣鈦礦,優(yōu)勢(shì)將更加明顯。

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  ▲ 圖片來(lái)源:《中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖2020版》

  基于以上兩個(gè)前提,一個(gè)基本的結(jié)論是,如果HJT的成本能夠降下來(lái),那么其將具備更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

  成本能降下來(lái)嗎?

  答案是非??隙ǖ摹?/p>

  HJT的成本劣勢(shì)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(wèn)題正在加快得到解決。

  先看銀漿,光伏銀漿分高溫銀漿和低溫銀漿兩種,P型電池和N型TOPCon使用高溫銀漿,而HJT只能使用低溫銀漿。需要說(shuō)明的是,由于低溫銀漿的壁壘高,格局壟斷(日本KE占90%的市場(chǎng)),導(dǎo)致低溫銀漿的價(jià)格遠(yuǎn)高于高溫銀漿。

  與此同時(shí),HJT的銀漿使用量也高于TOPCon,截止到2020年,HJT的銀耗約240mg,而TOPCon的銀耗只有約150mg。

  由此帶來(lái)的一個(gè)結(jié)果是,銀漿直接拉開了HJT和TOPCon的成本差。根據(jù)業(yè)內(nèi)最新的測(cè)算數(shù)據(jù),TOPCon電池的銀漿成本占比為16%,而HJT達(dá)到了25%。

  而現(xiàn)在的情況表明,HJT正在擺脫銀漿的牽制,包括單價(jià)和使用量。

  解決價(jià)格問(wèn)題主要靠國(guó)產(chǎn)替代。進(jìn)口低溫銀漿的價(jià)格在6500元/kg以上,而國(guó)產(chǎn)價(jià)格在5000-5500元/kg左右,目前常州聚和、蘇州晶銀已經(jīng)實(shí)現(xiàn)小批量生產(chǎn),隨著規(guī)模的提升,價(jià)格很可能被打到5000元/kg之下,與高溫銀漿平價(jià)。

  在使用量上,通過(guò)多主柵技術(shù),可將HJT銀耗降至160mg,基本與TOPCon拉平了。除此之外,還可以用更便宜的銅代替部分銀,達(dá)到降低成本的作用,這便是前一段時(shí)間比較熱的銀包銅技術(shù)。通過(guò)這一技術(shù),HJT的銀耗可以進(jìn)一步降至106mg。

  值得注意的是,銀包銅是低溫工藝,無(wú)法應(yīng)用在TOPCon電池上,目前適合TOPCon電池的是電鍍銅工藝,但該工藝還停留在實(shí)驗(yàn)室階段,相比之下,銀包銅技術(shù)已經(jīng)導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)了。

  根據(jù)CPIA的數(shù)據(jù),2020年HJT電池雙面低溫銀漿消耗量已經(jīng)同比下滑了超25%,今年及未來(lái)估計(jì)會(huì)以更快的速度下降。

  再來(lái)看設(shè)備端的降成本情況。

  HJT設(shè)備之所以高昂,一個(gè)重要的原因就是因?yàn)橐蕾囘M(jìn)口,如果全部國(guó)產(chǎn)化,成本可能會(huì)腰斬式下滑。

  舉個(gè)例子,PECVD是HJT產(chǎn)線中價(jià)值量最高的設(shè)備(價(jià)值量占比達(dá)到50%),一臺(tái)進(jìn)口PECVD設(shè)備的價(jià)格約4.8億/GW,而國(guó)產(chǎn)價(jià)格不到進(jìn)口的一半,僅2億/GW。

  2018年以前,HJT設(shè)備被梅耶博格、YAC、AMAT、日本住友等海外企業(yè)把持著,當(dāng)時(shí)整個(gè)產(chǎn)線的設(shè)備成本約10-20億/GW。

  2019年以后,以邁為股份為代表的中國(guó)企業(yè)開始進(jìn)入供應(yīng)鏈,產(chǎn)線成本直接降到了10億/GW以下。就在前幾天,邁為股份和REC集團(tuán)簽訂了400MW HJT電池整線設(shè)備訂單。

  REC是歐洲最大電池組件制造公司,擁有全球首個(gè)500MW以上的HJT量產(chǎn)項(xiàng)目。邁為股份能夠?yàn)镽EC供貨,說(shuō)明中國(guó)光伏設(shè)備企業(yè)已經(jīng)比肩甚至超過(guò)了國(guó)外水平。

  目前HJT設(shè)備成本已經(jīng)降至5億/GW左右,隨著后期規(guī)模的提升,HJT設(shè)備成本還有望進(jìn)一步下滑。

  綜合以上所有信息,HJT降成本路徑清晰且推進(jìn)的很快,這也就意味著HJT的成本劣勢(shì)可能超預(yù)期填平。根據(jù)華晟新能源的測(cè)算,到2022年,HJT電池的單位成本有望降至0.65元/W,屆時(shí)將完全有能力和PERC電池正面競(jìng)爭(zhēng)。

  春江水暖鴨先知。

  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(hào)。REC的訂單就是一個(gè)重要標(biāo)志,根據(jù)浙商證券的預(yù)測(cè),未來(lái)五年,HJT設(shè)備行業(yè)的復(fù)合增速將超80%。

  與之并行的是,原有產(chǎn)業(yè)格局可能會(huì)發(fā)生震蕩,華晟新能源、鈞石能源、愛(ài)康科技等在HJT電池積極布局的新銳有望給隆基、通威、晶科等老炮帶來(lái)壓力。


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