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超20GW产能布局 异质结是否会成为高效电池技术的新赛道?

日期:2019-09-29    来源:光伏們

国际太阳能光伏网

2019
09/29
08:55

关键词: 异质结电池 太阳能电池 光伏技术

  PERC电池技术已经占据光伏行业的主流高效技术榜首近两年,Solarwit数据显示,2018年底单晶PERC电池总产能超过80GW,2019年将轻松跃至100GW。
  随着PERC电池技术在效率提升上难度的增加,再加上市场对更低度电成本、更高转换效率的需求日益高涨,以及来自于平价的压力,行业亟需一种新的高效技术来引领电池转换效率再上一个台阶。而异质结技术正成为晋能科技、东方日升、山煤国际、钧石、中智电力等多家企业竞相追逐的对象。
  进军:总投资超400亿元争抢“蛋糕”
  光伏們统计发现,国内已有10多家企业参与到异质结电池研发、生产中,规划总产能已超过20GW。
  作为异质结领域较早的“拓荒者”之一,晋能科技早在2017年就已实现中试线投产,现有产能100MW,异质结电池量产最高效率达23.85%,量产平均良率达98.29%,未来的规划产能为1GW,设备正在采购中。
  2018年5月,通威股份宣布与中国科学院上海微系统与信息技术研究所、三峡资本控股有限责任公司,共同建设规划2GW异质结太阳能电池产能项目。第一片超高效异质结电池片已在2019年6月成功下线,电池片转换效率达23%。三峡资本作为参股方进入,意味着国资对异质结技术的看好。
  2019年8月19日,东方日升年产2.5GW高效异质结电池与组件生产项目正式开工。该项目计划形成年产2.5GW电池片、2.5GW组件的生产能力。预计该项目将在2021年实现竣工。
  此外,山煤国际近期也宣布与钧石共同投资建设10GW异质结电池生产线项目;彩虹集团、爱康科技也将投资建设2GW和5GW的异质结项目。
  国内异质结电池产能情况(部分企业)
  优势:量产效率最高、生产制程最短、电池性能最优
  多家企业争先布局异质结组件,并非充当“吃螃蟹的人”,而是顺势而为。
  “异质结电池已经产业化发展近10年,就现阶段的异质结技术水平相比2011年已成熟很多。正因如此,很多光伏企业、资本方都把目光瞄准了异质结。”中智电力副总经理徐昕告诉光伏們,PERC价格的厮杀及产能大量释放也为异质结电池提供了成长机会,下一个增长点目前看异质结电池最具优势。
  “异质结电池是产业界公认的最具发展潜力的PERC后主流高效技术,主要是其具有量产效率最高、生产制程最短及电池性能最优的特点。”东方日升产品管理高级经理宋毅锋详细解释道,对于目前主流的高效电池技术单晶PERC来说,23%左右是可见的量产瓶颈。而异质结电池当前量产平均效率普遍在23%以上,产线最高效率甚至达到24%,未来更有望达到25%。同时,异质结电池整个生产过程仅需四个生产环节,最高工艺温度不超过200℃,可使用130μm甚至更薄的硅片,在设备和材料上降本空间大,未来将最更具成本优势。
  基于无B-O光衰减、无LeTID,较低的温度系数(基本只有晶硅同质结电池的一半左右)、高双面率、弱光响应优异等特点,异质结电池可实现更高的发电量和更低的度电成本(LCOE)。宋毅锋进一步说,“根据实测数据,在使用同是22%效率的PERC电池组件和异质结电池组件,异质结双面组件发电量比高效单晶PERC单面组件发电量高20-30%左右,比高效单晶PERC双面组件发电量还要高10%,由此带来的LCOE比PERC双面电池组件要低7%左右。随着市场对LCOE关注度的日趋增加,异质结电池组件的优势将会更加突出。”
  2019年8月,东方日升投资33亿元新建2.5GW高效异质结电池及组件项目启动的消息引发了业界关注,这也显示出东方日升在异质结领域的雄心。宋毅锋说:“该新建项目是分阶段建设,预期在2021年底完成。为满足市场需求,东方日升首期的异质结电池组件产品会以最快的速度推向市场。高端市场和BOS及软成本较高的地区以及一些环境比较恶劣的地区将会是东方日升异质结产品的目标市场,随着异质结电池组件生产规模的持续扩大和成本的不断下降,未来将会取代PERC进入光伏应用普遍适用的主战场。”
  晋能科技总经理杨立友也持同样观点,他认为从产品成本、性价比、效率提升空间、工艺复杂程度等角度来看,单晶PERC之后的主流高效技术是异质结技术。杨立友向光伏們介绍道,目前晋能科技异质结电池平均效率23.85%,最高效率24.73%。经第三方测试,异质结组件双面率达到93%,未使用大硅片、半片等叠加技术的72片组件正面功率达406.6W。“目前异质结组件主要销往国内和日本,日本是比较成熟的市场,对高效、超高效产品非常认可。”
  对于越来越多的企业进军异质结领域,受访企业均表示,一方面说明异质结的技术壁垒已基本突破,另一方面,异质结电池正在从行业共识走向企业快速行动,逐步形成的规模效应将非常有助于成本的快速降低,更有利于异质结电池竞争力的提升。
  门槛:成本较高、规模化不够、设备兼容较难
  但犹如硬币的两面,异质结电池红火背后仍有亟待迈过的门槛。
  “推广异质结技术的主要障碍之一是价格。”杨立友说,目前异质结电池还是非常高端的产品,产量相对较小,成本还比较高,尚未在市场上直接参与竞争。“当行业内出现几条GW级生产线时,如果异质结电池产品的价格可以达到不高于单晶PERC产品15%的水平,异质结电池产品将会非常受欢迎。”
  宋毅锋也认为,异质结电池最大的挑战是如何持续降低成本。
  徐昕谈了个人看法,“以异质结量产经验测算产业化成本模型来判断,基于GW级平台的规模化效应,目前应该最少有7-8成的把握,企业可以将异质结电池成本做到与单晶PERC接近甚至更低的水平,比如电池<0.8元/kWh(含税)。但归根到底,异质结电池发展现在所缺的还是规模,异质结项目的成功最关键点也是如何控制和降低成本的问题。”
  作为一种新技术路线,异质结技术对其他高效技术的设备兼容性也存在一定难度。“除丝网印刷等小部分设备可以升级改造外,总体设备兼容性还比较有难度。”杨立友说,异质结电池进入大规模量产需要同时满足三个要求:转换效率达到24.5%,成本不能高于单晶PERC的15%,设备初始投资不能超过单晶PERC的1.25倍。
  攻坚:规模化、实验突破、技术升级
  面对难题,迎难而上、主动攻克是企业的选择。
  在成本控制方面,宋毅锋认为,标准化、规模化、高产能是异质结的发展关键。尤其是大力推动异质结产品应用和制造的大规模化。在技术提升上,“除了在电池技术方面的改进和突破外,特别是在PECVD/PVD镀膜、金属化和氢钝化等关键制程方面,东方日升已经形成了自己的独特技术。同时东方日升结合半片、多主栅等技术推动异质结组件的大规模量产,我们在浙江宁海的实证电站数据表明,我们的第二代异质结电池组件的发电量相较第一代的发电量提升4%。”宋毅锋进一步解释道。
  针对设备兼容性问题,晋能科技选择通过实验突破。杨立友说,“现阶段,异质结电池设备的初始投资还比较高。但是经过两年多的研发,晋能科技通过小型可行性实验,在某些工艺环节,可以实现降低对设备的要求。目前晋能科技也在与国内的部分设备厂商进行深度的战略研究,如果技术方案能够实现,设备初始投资达到不高于PERC的1.25倍的水平还是非常有希望的。”
  值得一提的还有,2019年8月,汉能与成都珠峰永明科技有限公司合作研发的高效硅异质结电池的转换效率经认证达到24.85%,打破日本Kaneka公司保持的原世界纪录。汉能副总裁徐晓华此前在接受媒体采访时表示,汉能自主研发的高效硅异质结薄膜电池,已经在四川双流实现量产,其具有高效和低成本优势,核心薄膜沉积设备已经完全实现国产化。
  “2020年及未来几年,随着异质结电池的产能得到逐步释放,其经济性将不断显现。”中信建投机械分析师吕娟表示,目前全球规划产能超10GW,实际产能约2-3GW,其中已经有小规模量产或计划量产异质结电池的企业有接近20家,但大多尚处于中试阶段。预计规划产能在未来2-3年内逐步落地,随着异质结电池设备投资额的进一步下降,银浆、靶材等原材料实现国产化及异质结电池的薄片化,异质结产业链成熟度将快速提高,推动单瓦发电成本下降,从而使异质结电池比单晶PERC电池的经济性更高。
  光伏行业发展依托的基础正是技术的不断创新和突破,随着越来越多企业布局异质结领域,有望加快突破异质结技术面临的降本门槛,引领光伏电池效率进入新赛道。
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