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展望N型电池片

日期:2021-10-14    来源:丰熙投资  作者:张浩

国际太阳能光伏网

2021
10/14
08:46
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关键词: N型电池片 IBC电池 TOPCon电池

电池片环节的特殊性:开启光伏行业的技术革命

光伏电池片是一个大面积且不加偏压的PN结器件,以高效率的方式将太阳电磁辐射的能量转化为电能,是光伏产业链的核心环节。

近期,知名业内人士在调研中表示,目前除了电池,其他环节大的技术进步基本不会存在了,电池片环节的发展基本代表光伏前沿技术,也是当下光伏行业里不确定性最强的一个环节,很有可能带来颠覆性的技术革命。

可以预见,下一次光伏行业格局的变化一定是电池片引起的,就如2020年多晶硅产品、2021年小尺寸单晶产品市场份额快速下滑,光伏市场对旧产品的容忍度极低,电池革命会引起配套产品的供需环境发生巨变,帮助投资者捕捉到相关企业高速成长的红利。

目前离巨变到来还有很长的时间,N型电池片尚处在萌芽期。近期爱康科技和中国电建贵州公司大额意向合同的签订,异质结电池概念异常火热,但新电池约在2023年才能形成较大规模的产能,对PERC电池的替代很难一蹴而就,短期内经济性受限。

从2021年中报披露的数据来看,异质结电池产品的毛利率是-7%,上游设备厂营收增长的爆发也尚未兑现。市场对新世代的路线之争还保持观望的态度。

IBC电池的特有优势:美观、高效率、可扩展

异质结和TOPCon针锋相对,但同时期的技术路线并非只有两条,IBC阵营的力量也不容小觑。

N型IBC太阳能电池,全称全背电极接触晶硅光伏电池,是一种以N型单晶硅作为衬底,并形成具有背结背接触特点的新型结构太阳能电池。目前IBC电池是商品化晶硅电池中工艺最复杂、结构设计难度最大的电池,标志着电池片赛道研发制造的最高水平。

面朝太阳的电池片正面呈全黑色,没有多数PERC电池表面的金属线,美观的外形是IBC电池的一大优势,例如在BIPV的应用场景中会很好的匹配需求侧对于建筑外形的诉求,从而享受高额溢价。

IBC太阳能电池由于其背结背接触式结构,在较大程度上不受电极限制,在生产技术和效率提升方面均具有改进空间,在目前可量产的N型电池片路线中,IBC电池的转化效率是最高的,意味着最大的降本潜力。

同时IBC电池也包含了一种启发式的技术路线,为了进一步提高单晶硅太阳电池转化效率、利用IBC电池高短路电流与异质结电池高开路电压的优势,日本的研发人员将IBC与HJT技术相结合,形成新的HBC太阳电池。IBC与非晶硅钝化技术的结合是未来IBC电池效率提升的方向,可拓展性形成了IBC的一大优势。

新电池赛道:未成熟是全行业的特征,IBC在同一起跑线

TOPCon电池转化效率上限高,可以基于现有产线改造,但局限性在于背面收光差,量产难度高,良率较低。异质结电池的局限性在于设备贵,投资成本高,银浆、靶材成本高。现在新电池片的头部企业对自身投建的中试线尚不满意。

今年预计有20GW的异质结新增产能,IBC产能从2022年开始释放,从当前N型电池片的产业化规模来看,IBC还是显著少于TOPCon和HJT。由于异质结厂商提供的整线设备“交钥匙”模式,导致异质结电池产线投资的技术门槛就大幅降低,吸引了很多资本进入这个赛道。

IBC电池的投资除了相当的资金门槛,电池片技术上的要求阻挡了很多新玩家,这体现在业内尤为注重IBC技术的保密性以及相关专利的保护。异质结的扩产或许是渴求弯道超车的资本的躁动,IBC电池的投资则是资历更深的玩家在布局更前沿的技术,展望更远的光伏市场。

2011年,国内天合光能加入了该项技术的研发之中。依托国家863项目建成中试生产线,采用最新开发的工艺,15次打破IBC电池的世界纪录。2021年6月2日,中国国家电投黄河水电公司透露,中国首条量产规模IBC电池及组件生产平均效率突破24%,单片电池功率提高约10%,组件功率从390瓦提升到425瓦,标志着高效光伏电池和组件领域达到国内最高水平,跻身国际先进行列。

目前中环股份与Maxeon、SunPower、道达尔交叉持股的合作,也是为IBC的推广提前做储备,构建核心专利的护城河。同时爱旭股份也在投建新世代ABC电池(基于IBC/HBC技术),以超25%的量产效率提前布局,借由新技术打开高端电池片市场。

市场认为IBC技术路径未成熟。诚然,IBC电池工艺复杂,降本压力大,但整个电池片环节都面临同样的问题,异质结和TOPCon的经济性还未体现,IBC电池同样也在这一阶段,即处在成功量产到成本优化的这个过程中。光伏的历史告诉我们,一项技术的成功推行可以保证长达数年的竞争优势,甚至可以给企业注入持续到行业末期的生命力。

IBC的投建进度落后于异质结、TOPCon一两年,就像210大尺寸硅片,不妨以行业迭代的视角来看,这种落后可以忽略不计。IBC本质上和异质结、TOPCon在同一起跑线上,也是有力的竞争者,但我认为市场给的关注似乎偏少,对异质结、TOPCon和IBC的预期似乎存在一定的证实偏差。

N型电池片新世代的展望:警惕过度乐观,聚焦核心竞争力

N型新世代电池的产线信息披露较少,明面上解释为企业的竞争性行为,但过度保守本身也意味着企业可能对自己跑出来的中试线数据并不满意,这点在调研中得到印证,现在N型新电池的各条路线中,并没有出现具有确定性优势的选择。

曾经的光伏行业信奉旧不如新、后发优势,现在这个信条已经打破,企业愿意承受亏损提前布局,因为Know-How是光伏技术的答案,标准化生产的时代已经成为过往,当下和设备厂商共同定制方案的能力成为了企业的核心竞争力。实验室数据和产线数据始终有差距,异质结的核心技术确实在实验室中取得突破,但转化为产线上的供应能力仍需漫长的工业积淀,这正是各企业不计回报抢跑的原因。

进一步提升量产电池片效率主要从两方面开展工作:一方面在现有生产线基础上进行技术性改造,包括栅线电极金属化技术等,是针对现有电池片产品本身进行的改进。另一方面,是在现有产品以外的领域进行技术突破,包括产业化核心设备以及关键辅助材料的研发、产业链配套等。其实这对于三条路线都是共同的,尤其是产业链配套。

目前电池片环节还没有一条路线彻底走通,从大尺寸单晶硅的产业链配套来估,在N型产品的经济性被证实之后,仍需要一到两年的时滞才能完成配套,形成成熟市场至少到2024年。因此投资者仍有充分的时间进行观察。

N型电池片行业迭代的速度超乎想象,之前IBC创造的实验室效率记录已经被新的钙钛矿材料的叠层电池所超越。有业内人士分析称,电池环节的技术革新并非是空中楼阁,而是顺应技术的发展路线去迭代,当下的PERC、TOPCon、HJT、IBC技术都会成为日后技术的基石。

电池片产品的生命力或会凋零,但积蓄的技术底蕴会成为企业无可替代的核心竞争力。在不可预知的技术浪潮里,投资者关注热点题材的同时,要提防过度乐观的情绪色彩,理性看待,应聚焦于企业穿越一次次光伏革命而沉淀下的判断力和行动力。


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