等離子體多晶硅沉積爐、異質(zhì)結(jié)(HJT)電池、隧穿氧化層鈍化接觸(TOPCon)電池、鈣鈦礦電池、分布式與戶用光伏智能設(shè)計、廢棄光伏組件拆解回收……從多晶硅、電池制造到組件回收,近50項創(chuàng)新技術(shù)與產(chǎn)品被收錄在首次發(fā)布的《年度光伏行業(yè)創(chuàng)新成果匯編》,其中19項列入《推薦目錄》。據(jù)記者統(tǒng)計,關(guān)于新型高效N型電池的新技術(shù)即有5項,均與HJT、TOPCon兩大前沿技術(shù)密切相關(guān),占制造端所有創(chuàng)新成果的五分之一。在論壇現(xiàn)場,HJT和TOPCon是被專家、嘉賓和企業(yè)代表們提及最多的兩個名詞。
近期國內(nèi)光伏業(yè)最大規(guī)模會場的“風向”,源于今年以來這一行業(yè)技術(shù)迭代創(chuàng)新領(lǐng)域日益明朗的趨勢。11月29日,橫店東磁公告稱,擬在四川省宜賓市投資年產(chǎn)20吉瓦TOPCon電池項目。11月下旬,愛康科技2吉瓦HJT電池項目全面投產(chǎn)。協(xié)鑫集成10月底宣布,將在蕪湖市灣沚區(qū)分兩期投資建設(shè)20GW TOPCon光伏電池及配套產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)基地項目,總投資80億元,建設(shè)周期兩年。11月19日,隆基綠能宣布,經(jīng)國際權(quán)威測試機構(gòu)——德國哈梅林太陽能研究所認證,其自主研發(fā)的硅異質(zhì)結(jié)電池光電轉(zhuǎn)換效率達到26.81%,打破了2017年日本制造單結(jié)晶硅電池(HBC)所創(chuàng)造的26.7%的效率紀錄。今年二季度,晶科能源16吉瓦TOPCon電池生產(chǎn)線已滿產(chǎn)。今年3月,持續(xù)多年積累之后,天合光能成功自主研發(fā)210毫米i-TOPCon電池。今年以來,中來股份、東方日升等各大光伏制造廠商持續(xù)增資TOPCon電池項目。
在市場需求和行業(yè)競爭的有力推動下,正在“去補貼”的光伏業(yè)逐漸走上創(chuàng)新驅(qū)動之路。尤其是2019年以來,國內(nèi)自主研發(fā)的新技術(shù)百家爭鳴,新模式不斷涌現(xiàn),新產(chǎn)品爭姿斗妍。與此同時,技術(shù)創(chuàng)新的迭代速度也在不斷加快,領(lǐng)跑周期在不斷縮短,“溢利”空間也在不斷縮小。日漸擴張也日益熾熱的光伏業(yè)競技場上,什么樣的創(chuàng)新技術(shù)能夠獲得更大的附加值、贏得更長久的領(lǐng)跑時間?什么才是衡量創(chuàng)新得失的最重要標準?就此關(guān)乎行業(yè)“周期律”的關(guān)鍵問題,記者采訪了多家龍頭企業(yè)和知名專家。
HJT與TOPCon:雙雄競逐
HJT與TOPCon,恐怕是當前我國光伏業(yè)最具資本吸引力的兩大創(chuàng)新技術(shù),用“投資界競相爭奪”來形容絕不為過。
兩者之中,HJT電池技術(shù)的歷史相對較長。日本三洋公司在20世紀90年代初發(fā)表了最初的技術(shù)成果。經(jīng)歷了世界各國科學家進一步研究之后,目前其技術(shù)已基本成熟。最新國產(chǎn)HJT電池可適配今年新推出的大尺寸乃至今后更大尺寸硅片;雙面率達90%-95%,遠高于常規(guī)PERC電池約70%的數(shù)據(jù);采用了低溫工藝,硅片更易實現(xiàn)薄片化。這一切都有利于降本。此外,HJT電池可與更前沿的鈣鈦礦電池相疊加。隨著設(shè)備的不斷國產(chǎn)化,當前1吉瓦HJT電池產(chǎn)線建設(shè)成本已由最初的15億元降至4億元以下。銀漿使用量則由原來的350mg/pcs大幅下降到100mg/pcs。權(quán)威專家中科院電工所研究員王文靜表示,HJT電池所使用的銀漿成本占比近60%,是降本的重要方向。
TOPCon電池技術(shù),2013年由德國Fraunhofer太陽能研究所首次提出,迄今還不到10年。主流TOPCon電池采用N型硅片,效率較P型PERC電池提高了1%-1.5%。由于TOPCon電池片可在PERC電池生產(chǎn)線進行改造升級,拉長了原有設(shè)備的使用周期,投資成本相對較低。目前全國超300吉瓦的PERC產(chǎn)線中,約一半產(chǎn)能可升級為TOPCon。但按相同功率組件、全生命周期25年發(fā)電測算,TOPCon 組件發(fā)電量較 PERC 提升 6%以上。
技術(shù)的成熟正驅(qū)動產(chǎn)業(yè)內(nèi)外資本的加速入局。截至今年10月,國內(nèi)HJT電池已建產(chǎn)能5.57吉瓦。預計到明年年初,國內(nèi)累計產(chǎn)能將擴張至20吉瓦以上。今年5月,東方日升首片210尺寸半片超薄異質(zhì)結(jié)電池片順利下線,平均光電轉(zhuǎn)化效率達25.2%。其浙江寧海5吉瓦HJT電池片項目正在建設(shè)中,另一個15吉瓦HJT電池片項目預計明年4月投產(chǎn)。今年9月,國內(nèi)首現(xiàn)10吉瓦級別的HJT組件訂單,安徽華晟新能源與中電建華東院簽約,至2025年將采購10吉瓦HJT光伏組件。
迄今,TOPCon是國內(nèi)在建和投產(chǎn)產(chǎn)能最多的N型電池路線。目前在建60.5吉瓦,規(guī)劃206吉瓦。預計今年年底TOPCon電池產(chǎn)能有可能達到77.4G吉瓦,明年還將新增產(chǎn)能228.5吉瓦,產(chǎn)地主要集中在蘇浙皖。天合光能、晶澳科技、晶科能源等龍頭廠商均正在大規(guī)模擴產(chǎn),聆達股份、沐邦高科、皇氏集團等業(yè)外新勢力也紛紛入局。
不僅是HJT和TOPCon電池,隨著以PERC技術(shù)為代表的P型電池效率接近理論極限,N型電池技術(shù)迭代已加快,正迎來新的巨大機遇。據(jù)權(quán)威機構(gòu)測算,PERC、HJT、TOPCon三種類型電池技術(shù)理論極限效率分別為24.5%、28.5%、28.7%(雙面)。三種技術(shù)中,TOPCon電池量產(chǎn)生產(chǎn)成本已接近PERC電池的生產(chǎn)成本。2021年6月至今,隆基綠能HJT電池研發(fā)團隊將電池轉(zhuǎn)換效率從25.26%提升到26.81%,加快刷新著太陽能電池行業(yè)的世界紀錄。今年10月,晶科公告稱,其自主研發(fā)的N 型TOPCon電池光電轉(zhuǎn)化效率達26.1%,再創(chuàng)新紀錄。業(yè)內(nèi)人士告訴記者,無論骨干企業(yè)還是新入局者,均已將HJT和TOPCon視作以創(chuàng)新“彎道超車”的最新機遇。
HJT和TOPCon,哪種創(chuàng)新技術(shù)路線會在這場競爭中勝出?業(yè)內(nèi)分析人士認為,究其根本在于誰能更好滿足市場需求,誰能提供更高性價比的產(chǎn)品。
技術(shù)創(chuàng)新必須真正消除行業(yè)“痛點”
東方日升新能源HJT總經(jīng)理楊伯川認為,所有創(chuàng)新技術(shù)想要成為市場主流,必須解決行業(yè)“痛點”問題,真正帶給用戶價值。阿特斯陽光副總裁張光春表示,光伏技術(shù)創(chuàng)新的優(yōu)劣,最終還是要看其發(fā)電成本。資本可以引導創(chuàng)新,但不能主導創(chuàng)新。晶科能源副總經(jīng)理錢晶認為,市場適度的供過于求反而能夠激勵創(chuàng)新。天合光能董事長高紀凡坦言,行業(yè)需要開放和創(chuàng)新,但必須總結(jié)過往經(jīng)驗,不要頭腦發(fā)熱,更不能一味跟隨資本市場短期炒作。
作為以技術(shù)立身的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),我國光伏業(yè)當前的最大“痛點”究竟何在?專家普遍認為,提升轉(zhuǎn)換效率、降低發(fā)電成本一直是光伏發(fā)展的永恒主題,也伴隨著較大的難度,哪怕是0.01%的突破都充滿挑戰(zhàn)。實驗室的轉(zhuǎn)換效率并不一定等同于量產(chǎn)效率,電池片的轉(zhuǎn)換效率也不一定等同于組件的轉(zhuǎn)換效率。迄今為止,光伏全產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)迭代無不圍繞著降本增效發(fā)力。
雖然HJT的生產(chǎn)工序比較簡單,但HJT的設(shè)備無法在現(xiàn)有主流的PERC電池生產(chǎn)線上直接上改造,每吉瓦的成本4億-4.5億元,較TOPCon每吉瓦2億-2.5億元的設(shè)備投資成本要高出近一倍。由于進口設(shè)備的成本較高,目前主要依賴設(shè)備國產(chǎn)化來降低成本。另一大制約HJT成本的因素是銀漿消耗量。HJT電池使用的低溫銀漿生產(chǎn)工藝難度較大,且需冷鏈運輸,其成本占了電池總成本的24%,是除了硅片外最大的成本項。其降本方式有薄片化、銀包銅、210半片等。業(yè)內(nèi)人士預計,明年起將全面應用銀包銅漿料結(jié)合0BB技術(shù),單片銀耗量將從原來的350mg降低至70mg。據(jù)安徽華晟新能源的實證數(shù)據(jù),今年1月與7月相比,量產(chǎn)HJT電池片的銀漿耗量已迅速降低了49%。專家認為,明年HJT電池成本有望與目前主流的PERC電池持平,與TOPCon電池縮小差距。2022中國光伏行業(yè)年度大會上,華晟新能源董事長徐曉華表示,預計今年累計出貨量將超1吉瓦,居全球第一,明年出貨量超4吉瓦。該公司的目標是,2023年HJT電池單瓦成本與PERC電池打平。據(jù)徐曉華介紹,在硅料端,如今國內(nèi)HJT電池廠商已可全部使用國產(chǎn)料;在硅片端,薄片化成為主流,厚度已由原來的150μm降至130μm,還有繼續(xù)降至120μm以下的趨勢。他告訴記者,當前單面微晶HJT電池平均光電轉(zhuǎn)換效率已達24.93%,預計2023年年初將實現(xiàn)25%-25.2%的量產(chǎn)效率。
TOPCon技術(shù)方面,目前其電池成本比PERC電池高約0.06 元/瓦。進一步降本,將主要圍繞硅片減薄、銀漿耗量、設(shè)備折舊、提升效率四方面進行。
部分專家的看法是,當前光伏市場需求仍然旺盛,短期內(nèi)高效技術(shù)會共存。一旦市場供求之間出現(xiàn)波動,行業(yè)很可能會首先選擇“洗掉”傳統(tǒng)的PERC電池。
國際半導體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(SEMI)中國光伏標準技術(shù)委員會主席宋登元認為,今年是光伏電池技術(shù)迭代年,也是N型電池的元年。從政策層面來看,TOPCon為首的高效晶體硅電池也得到大力支持?!?ldquo;十四五”能源領(lǐng)域科技創(chuàng)新規(guī)劃》及《科技支撐碳達峰碳中和實施方案(2022-2030年)》中,均提及高效晶體硅電池。今年11月發(fā)布的《2022中國光伏技術(shù)創(chuàng)新白皮書》中指出,N型晶體硅電池有望成為下一種主流技術(shù),鈣鈦礦電池等高效光伏電池、疊層電池等則有望帶來光伏電池轉(zhuǎn)換效率的下一次躍升。但多位專家也指出,對于新入局者而言,如果不能在電池效率、成本管理上取得突破,產(chǎn)能爬得再快都不能帶來預期的巨大收益。
原標題:光伏業(yè):創(chuàng)新得失如何衡量