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现有产能3.17GW! 异质结“军团”不断扩大,价格问题还“难不可破”吗?

日期:2020-09-22    来源:光伏头条(微信号 :PV-2005)  作者:魏小坏

国际太阳能光伏网

2020
09/22
21:00
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关键词: 异质结电池技术 光伏硅片大尺寸 光伏行业

“异质结”电池技术,一直是「国际能源网/光伏头条」重点关注的方向,去年底到今年,陆续有一些企业实打实已经加入到了异质结的“军团”。随着行业的革新与发展,光伏行业讲究“降本增效”的信号越来越强,“异质结”正在等一个合适的“出击”时机。

PERC电池的今天,或许就是异质结电池(HIT)的明天。

以PERC技术为基础的“182mm”与“210mm”光伏硅片大尺寸之争,已经上升到了“M10联盟”与“600W+联盟”的对局,火药味越来越浓,一波未平,一波又起,胜负还未见眉目。

另一边“异质结(HIT)”的军团依然平静,不紧不慢,不慌不忙,按部就班蓄势,众人都期待它更上一层楼,而它则似乎在等待一个“出击”的时机。

为什么异质结(HIT)是眼前最值得期待和关注的产业化技术?虽然PERC叠加电池和组件技术可以使量产效率接近或超过23%,但似乎已经逐渐接近瓶颈。异质结(HIT) 除了稳定性强外,凭借约24%的起步转化率、较简单的工艺,具有更好的投资收益,有望成为未来高效产品的领头羊。

近两年,中国光伏行业围绕“提质、降本、增效”,已经上演了多轮“技术迭代”,有行动迟缓的行业巨头在技术洗牌中摇摇欲坠,也有行业新贵凭借技术创新成为“榜上黑马”,总之,光伏是一个技术迭代非常快的行业,市场对规模化效率的要求也非常高。

很多行业巨头,之所以能保持行业领先地位,很多时候,是因为他们事先预判,提前2~3年就开始布局未来技术。现在,又有很多企业行动了起来,延伸触角,提早将HIT纳入了重点布局的计划。

异质结“军团”的部署

行业普遍认为,异质结电池技术是未来技术可持续提升并实现经济性量产的最合适技术。异质结技术量产电池效率持续提高,并与现有量产电池技术拉大距离,在每瓦电池的发电能力和技术延展性上也体现了明显优势,很适合成为下一代高效太阳能电池的技术平台。

目前国内已有8家企业拥有异质结电池产能,国外有有9家,国内外现有产能加起来达到3.17GW,目前来看钧石、晋能的异质结电池量产效率最高,已经达到了24%。

如下图所示:

今年上半年以来,异质结项目扩产能取得了很大的进展,陆续已有超过8家企业宣布异质结的扩产计划。

2020年5月30日,爱康科技与捷佳伟创正式签署爱康长兴2GW异质结电池项目战略合作框架协议;2020年6月9日,江苏中利集团股份有限公司发布公告,公司将建设“新建年产1GW高效异质结电池及组件生产项目”及“1GW高效TOPCon电池及组件技术改造项目”;2020年6月,安徽省颍上县政府与比太科技5GW HIT高效电池片生产项目座谈会在颍上经开区召开;2020年6月10日,张家口市与国投电力、华源电力、金石能源举行签约仪式,签署的合作协议主要包括建设1.5GW异质结电池生产线、4.5GW异质结光伏电站、以及太阳能异质结产业园区;2020年第二季度,东方日升在2019年年度业绩网上说明会上表示,东方日升异质结组件以及210组件已有小批次订单在生产,目前,东方日升在“HIT无接触传输系统”、“HIT双面无翻转镀膜系统”、“HIT高迁移率TCO项目”、“高效臭氧清洗技术开发”、“高效HIT电池印刷技术开发”等太阳能电池产品及技术方面有了较大突破;2020年6月17日,山煤国际表示,公司10GW异质结电池生产线项目,正在履行相关审批程序;2020年6月30日,晋能清洁能源科技股份公司晋中基地第二期100MW异质结建设项目第一片异质结(HJT)M6(166mm)电池片顺利下线;2020年7月1日,嘉兴阿特斯技术研究院在秀洲国家高新区正式动工,规划在2020年建设年产能250MW异质结电池中试线,开发高效异质结电池和组件产品,2021年第一季度形成产品销售,从2022年开始,继续进行下一代新型异质结电池技术的研发和推广;等等。

异质结“军团”并非“豪赌”

Heterojunction with Intrinsic  Thin-layer的缩写HIT,意为本征薄膜异质结,因HIT当年被日本三洋公司申请为注册商标,所以又被称为HJT或SHJ(Silicon Heterojunction solarcell)。

该类型光伏电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发,当时转换效率可达到14.5%。2011年三洋的HJT专利保护结束,技术壁垒消除,我国大力发展和推广HJT技术的大好时机正式到来。

钧石能源是国内异质结研发起步较早的企业,在2010年就开始研发高效单晶异质结电池,到2016年,已经建成 100MW异质结电池生产线,那时量产效率就已经突破了23%。

有行业人士做过一个对比分析,异质结(HIT)电池转换效率达24%—25%左右,生产工序仅需4步,是一条高起点的光伏技术路线(低温沉积工艺);PERC 电池是传统晶硅电池(热扩散工艺)一次明显的提效升级,增加2步工艺,量产需要 8 道工序;Topcon是在N-PERC的基础上再一次升级,增加3步工艺,需要 12 道工序。

“Topcon电池虽转换效率也能达25%左右,然已叠加了双重提效升级,再往上提效可能比较困难或者不具备经济性,即再增加复杂工序将受制于电池的良率、人工及运维等成本。”上述人士告诉记者。

异质结(HIT)组件不仅具有工艺流程简单,而且具备无光致衰减、无电位衰减、低温度系数等众多优势,这些优势都会给异质结电池带来更多的溢价。这些都是异质结“军团”认真考量、理性布局的关键因素。

中科院电工研究所太阳电池研究室主任王文静在公开演讲中分析,今年异质结电池应该普遍可以达到24%的电池效率,达到25%的效率也就是一两年里的事情。

目前来看,异质结(HIT)是最接近成熟的,这一点可以从电池厂的方向选择和设备厂的攻关方向得到验证。今年以来,HIT的设备、银浆、靶材的国产化都有重大突破,效率也提升到了24%以上。

国际能源网记者也向资深人士做了相关了解,设备端,海外大通量 PECVD 已经研制成功,国产大通量 PECVD 有望突破;硅片端,切片工艺成熟,N型硅片可以做到120微米,P型170微米很难再薄;靶材端,ITO和IWO国产化已经完成;银浆端,国产化已经完成;效率端,单瓦成本=成本总额/功率,前面4项是做低分子,效率提升做高分母。“量产HIT效率已超 24%,往后每年预计提升0.5%”,上述资深人士预计。

从实际应用的角度,为了验证异质结产品的实际应用情况,东方日升在宁波宁海建立了异质结组件的实证电站来进行监控,结果表明,HIT双面组件相对PERC双面组件每瓦收益率提高7%-8%,HIT双面组件相对perc单面组件每瓦收益率提高14%-16%。

可以说,异质结有一个看得见的未来。

价格问题还“难不可破”吗?

目前商业化的初期,异质结(HIT)的确需要克服一些困难,如降本压力大、设备国产化率低等问题。从市场情况看,今年6月份以前,单晶PERC电池片(166mm)的单瓦成本已经降到了0.79元/W,7月份、8月份以0.8元/W为起点,出现短期价格上涨,近期均价已经上涨到了0.92元/W。综合考虑市场短期波动情况,异质结(HIT)电池片成本与PERC的相比,大概高出0.3-0.4元/W。总体上,成本&价格差距还在逐步缩小。

通威集团董事局主席刘汉元曾表示,“过去五年、十年都在说异质结技术,但市场的预期和实际的走势相比,还有距离”。那么,现在再来看呢?

通威已经规划了异质结产能1GW,一期建设产能200MW,去年6月20日,通威太阳能第一片超高效异质结电池片成功下线,电池片转换效率达23%。如果价格的问题还非常难克服,通威还会大张旗鼓的扩产异质结吗?

我们先从摊薄成本、提高增益的角度去“分解”价格问题。电池片是光伏行业降本增效的关键环节,更高的转换效率可摊薄下游电站的面积相关成本。地面光伏系统投资中,组件价格占比40.70%,而电池又占到组件成本构成的67.5%,系统成本的下降主要依赖于组件价格及电池成本的下降。更高的转换效率可带来更高的发电增益率,采用更高效的电池组件,可节省光伏电站面积,进而节约面积相关成本。

为了提升增益,破解异质结电池的低温特性与激光的高温切割矛盾,避免常规激光切片带来大幅功率损失,东方日升独创了半片异质结(HIT)电池切割技术,解决了异质结电池的切割损失问题,做到了切片损失与PERC相当。

爱康科技则在叠片焊接技术上下功夫,使用切片后叠片方案,消除组件内部电池间隙,最大化组件受光面积,组件转化效率较常规多主栅产品再提升1%,通过ECA导电胶柔性连接,降低内应力,提升组件可靠性,进而提升组件增益。

足见,行业内很多企业都行动了起来,已经在为异质结规模化应用而做准备。另外,众所周知异质结电池之所以价格还降不下来,没办法与P-PERC电池现有价格相媲美,很大的原因在于相关设备国产化率低,成本高。此前我们跟行业内知名专家交流过,他们认为PECVD国产化是HJT设备降本的主要推动力,其价值量在整条生产线中的占比约 50%-60%。

目前梅耶博格与应用材料两家企业所生产的PECVD在成膜质量、设备产能等主要指标方面各具优势,但设备价格相对较高,折算到GW产能价格超过5亿元。而目前国产设备也正在努力取得产能、性能、价格之间的平衡。

据国际能源网了解,钧石能源已经拥有自主知识产权的PECVD、PVD等核心生产设备技术,主要设备PECVD、PVD、印刷机等还可兼容166mm、18xmm、210mm尺寸硅片,适应各种国产化关键材料,并可在未来进行技术升级,为异质结电池GW级产业化提供适用于多代异质结电池的通用制造平台。

预计国产PECVD设备有望在达到单台150-250MW产能的基础上将价格水平降低至3亿元/GW以下,进而有望将整条生产线的设备投资降低至5亿元/GW以下。

预计至2025年,异质结(HIT)电池成本有望从1.06元/W下降至0.57元/W。综合各环节测算,未来通过异质结(HIT)电池产业化规模提升、技术进步推动材料耗量下降及关键材料及设备的国产化等途径,异质结(HIT)电池成本将实现较大幅度的下降。

2019年,异质结(HIT)电池成本约为1.06元/W,其中非硅成本0.59 元/W。预计至2022年,异质结(HIT)与PERC地面电站度电成本基本持平,当异质结(HIT)电池成本降至0.72 元/W,异质结(HIT)组件价格降至1.56 元 /W(含税)时,异质结(HIT)电站LCOE可降至0.281元/KWh,与PERC电站持平,从而具备落地经济性。

虽然异质结(HIT)前景光明,但最先吃“螃蟹”的企业确实需要较强的魄力,先得前期蛰伏,尔后才能薄发。

异质结在等待一个“出击”时机

2020年5月底,工信部发布征求《光伏制造行业规范条件(2020年本)》的意见,较2018年版本提升了对现有、新建光伏制造企业及项目的产品技术、生产指标等要求,对光伏企业电池片、组件转化效率提出明确要求,其中现有产能多晶、单晶硅电池转换效率不低于19%、22.5%;新建产能多晶、单晶硅电池转换效率不低于20%、23%。对新建单晶电池片项目要求效率不低于23%,意味着普通PERC 技术路线即将面临淘汰,未来至少需要采用PERC+以上的技术路线。

政策层面已经对电池片、组件转换效率有了升级版本的要求,各种晶体硅电池生产技术也呈现百花齐放发展态势,普通PERC技术路线即将面临淘汰,市场将需要PERC+以上的技术路线。与此同时,N型晶硅电池技术发展迅速,包括使用PERT技术的N型晶硅电池、异质结电池,其中异质结N型单晶电池效率高达24%。

异质结N型单晶电池具有明显的效率优势,结合多方数据、论证与分析,不难判断,异质结(HIT)将会是未来发展的主要方向。

预计在异质结(HIT)电池成本进入临界范围的过程中,产业化脚步有望逐步加快,成本进入临界范围后,异质结(HIT)电池对现有技术路线的替代则有望迅速推进。现在有很多企业已经着手布局异质结产能,在产业化提速的过程中,异质结产能扩张的步伐或复制近年单晶PERC的扩张进程。

政策要求上已经出现了利好异质结(HIT)的信号,异质结(HIT)或许在等待一个“出击”时机!未来电池行业真正的对局可能是单晶PERC和异质结(HIT),而不是现在口水战争得你死我活的“182mm”与“210mm”光伏硅片大尺寸。

另外,电池片属于重资产环节,前期投入较高且技术变化快,而且技术大部分是通用设备,也就是进入门槛更多的是资金和规模,预计未来电池片行业将是有资本、有规模的巨头游戏。

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