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TOPcon进入红利释放期 关注XBC、HJT多种路线
2023/01/24 07:03
大新闻
作者云锋金融

1、TOPcon进入红利释放期

隧穿氧化层钝化接触太阳能电池(Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell,TOPCon)是2013年德国Fraunhofer太阳能研究所首次提出的一种新型钝化接触太阳能电池。其电池结构为N型硅衬底电池,在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构,有效降低表面复合和金属接触复合。根据ISFH测算,双面多晶硅钝化TOPCon电池的理论最高效率达28.7%,且最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率29.43%,提效潜力大。

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各厂商不断突破TOPCon电池效率记录。目前在Topcon提效上,头部企业如隆基、晶科、天合光能等走在行业前列。2021年6月初,隆基宣布Topcon的实验室转化效率达到了25.21%;2022年3月天合光能宣布,其自主研发的210mm×210mm高效i-TOPCon电池,最高电池效率达到25.5%;2022年4月,晶科能源宣布,其自主研发的182N型高效单晶硅电池全面积电池转化效率达到25.7%,再次创造了新的大面积N型单晶钝化接触(TOPCon)电池转化效率世界纪录。

产线兼容性好,具有成本控制优势。N型TOPCon与P型PERC相比,工艺路线差异主要体现在多晶硅生长和氧化层的制备上,仅增加了硼扩和薄膜沉积设备,而在上游硅料、硅片等重资产环节并不涉及设备的更替,最大程度保留和利用现有P型PERC电池设备制程,兼容度高达70%。根据CPIA数据,2021年PERC产线设备投资成本降至19.4万元/MW,TOPCon电池线设备投资成本约22万元/MW,略高于PERC电池。从成本角度来看,硅片和浆料成本占TOPCon成本比较高,在80%以上。未来降低银浆用料和提高良率是降低成本的有效途径。

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TOPCon电池项目相继启动,已获得集中式电站项目订单。6月,晶科能源“尖山二期11GW高效电池及15GW组件智能生产线项目”开工,电池量产平均效率目标为25%以上,在目前16GW N型TOPCon电池及组件产能的基础上继续扩充产能。天合光能在江苏宿迁布局8GW的TOPCon电池项目也已于4月正式启动,预计2022下半年投产,预计全年出货2-3GW,良率上97%,年底达到24.7%转换效率。

根据亚化资讯统计,2022年以来,国内新增建设和规划中的 TOPCon电池产能高达 224GW,为技术和设备供应商带来巨大的市场机会。

2、龙头企业布局IBC,在分布式市场有突出优势

IBC(interdigitated back contact,全背电极接触晶硅光伏电池)的正负极电池以叉指状的方式排列在电池背光面,p-n结也位于电池背面,属于背接触太阳电池。正面没有金属电极遮挡使IBC电池具有更高的短路电流Jsc,同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻Rs从而提高填充因子FF;加上电池前表面场以及良好钝化作用带来的开路电压增益,IBC电池在降低光学损失、提升效率、改善电池性能,外观美观等多个方面具备优势。

理论转换效率高,温度系数低。研究人员预计IBC太阳能电池的效率记录将达到29.1%。另外,IBC太阳能电池技术将传统选项的温度系数从-0.387%/ºC提高到-0.446%/ºC,降至-0.29%/ºC。因此,在炎热气候IBC太阳能电池板可以提供更好的性能。

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兼容性好,有利于下一代技术的延伸。TBC电池是将TOPcon与IBC相结合,这种电池结构结合了IBC电流高的短路电流与TOPCon优异的钝化接触特性,因此能获得更高的电池效率。HBC是电池利用HJT电池结构和IBC结合,形成的太阳能电池结构,这种电池结构结合了IBC电池高的短路电流与HJT电池高的开路电压的优势,因此能获得更高的电池效率。

P型IBC已有较好成本解决方案。IBC电池技术的缺点是制造工艺更昂贵、更复杂。但在根据江苏日托光伏于2021年3月申请的专利《一种P型IBC电池的制备方法》,采用P型硅片作为衬底,正背面均无需硼掺杂,且不需要掩膜和光刻,工艺步骤简单,将传统IBC复杂的过程简化为12步,生产成本明显降低。考虑到P型IBC产品应用场景主要是海外分布式,终端对于高性能产品溢价接受度较高,假设其溢价可以达到0.2元/W,约合3美分/W,当P型IBC电池良率达到95%时,P型IBC产品一体化盈利即可达到约0.25元/W,当良率达到98%的时候,一体化盈利可以进一步提升到0.28元/W。

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隆基率先布局HPBC电池,有望在高端分布式市场获得超额收益。隆基HPBC电池在P型技术路线上采用IBC技术,衬底硅片依然为P型硅片。2022年11月4日,隆基绿能正式向外界发布组件新品Hi-MO6,同时公司亦公布了该组件所搭载的HPBC电池细节。HPBC全称混合钝化背接触电池,目前量产效率突破25%,叠加氢钝化技术的PRO版本效率达到25.3%,公司推出组件新品Hi-MO6,在发电模拟中较PERC产品平均增益达到10%。预计2023年HPBC电池产能满产后,预计会有20-25GW的产品出货。

3、 HJT有望成为下一代技术,有望在2023年放量

HJT(本征薄膜异质结电池)是一种特殊的PN结,由非晶硅和晶体硅材料形成,是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,属于N型电池中的一种,最早由日本三洋公司于1990年成功开发,具有效率高、温度系数低、双面性高以及工艺步骤少的优势。

高效率:HJT单面组件的理论转换效率为26.07%,双面组件的转换效率超过30%,是业内最高效的太阳能技术之一。近两年,PERC电池的光电转换效率已达瓶颈,业界公认最高效率一般在22-23%左右,TOPcon电池光电转换效率达到25%以上,HJT电池转换效率突破26%(隆基);

良好的温度系数:PERC电池的温升系数是-0.38%/℃,HJT的温升系数是-0.25%/℃,HJT电池具备更低的温度系数,产生更高的开路电压,也就保证了更高的输出功率。基本上HJT电池每年比PERC电池每瓦高出3%的发电量,这也使它非常适合在高温区域应用。

高双面性:HJT电池的双面率能达到90%以上(最高能达到98%),使得其在设计为双面组件时具有出色的性能。

工艺步骤少:HJT电池在制造过程中仅涉及5-7个步骤,设备的价格不断降低。

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研发中试加速推进,效率记录不断突破。隆基绿能官方信息显示,近日经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测试,隆基自主研发的硅异质结电池转换效率达26.81%,创造了大尺寸单结晶硅光伏电池效率新的世界纪录。华晟新能源介绍,其2021年投产的HJT1.0产线组件CTM达到98.5%;基于微晶技术的HJT2.0产线,M6单面微晶工艺研发产线,最佳批次平均效率25.45%,冠军片效率达到25.61%;G12量产线平均效率24.5%,最佳批次平均效率24.73%。金刚玻璃也表示,公司异质结电池微晶线HJT电池平均转换效率达到24.95%,电池最高转换效率已达25.2%,目前已交付部分客户异质结电池销售订单。

降本路线清晰,已见成效。从非硅成本来看,在银栅线技术下,目前量产HJT的单瓦成本较PERC高0.2元/瓦以上,未来差距可缩小到0.1元/瓦以内,导致HJT单瓦成本高的主要部分在于银浆耗量、ITO的使用、机台折旧等。华晟新能源对比2022年1月和2022年4月HJT电池各项成本发现,银浆每瓦单耗下降28%,网版寿命提升带来成本下降72%,清洗工艺优化以及低成本化学品导入带来化学品用量节省了31%,提高靶材利用率带来靶材耗量降低15%,年底非硅成本可以控制在0.14元/W左右,对比2022年1月份录得的0.38元/W,下降幅度极为显著。

量产招标进度超预期,多家厂商开始布局。金刚玻璃6月公告披露,公司决定投资建设4.8GW高效异质结电池片及组件项目,总投资额41.91亿元,建设周期为18个月。根据华晟新能源公众号5月披露,华晟拟在宣城开展建设三期4.8GW双面微晶异质结智能工厂项目,第一阶段2.4GW的工厂土建招标已正式挂网,将在2023年Q1-Q3分两期投产。另外,设备方面,捷佳伟创称2021年公司实现了HJT设备进入欧洲市场的突破;迈为股份称公司HJT设备已成功导入微晶技术,同时与产业链各环节厂家共同积极推进降本。

本文编选自微信公众号“集邦新能源网”;云锋金融编辑:陈雯芳

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