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        光伏電池技術(shù)競賽已到賽點

        2023-11-08 09:01:17
        記者觀察 2023年9期
        關鍵詞:產(chǎn)線量產(chǎn)組件

        光伏依賴制造業(yè)特質(zhì)降本增效的路徑已接近天花板,技術(shù)升級將成為未來光伏企業(yè)競爭的主賽場。

        過去二十多年,光伏制造的成本通過完善生產(chǎn)工藝、擴大生產(chǎn)規(guī)模降低了90%以上;同時,占據(jù)市場主流的光伏電池轉(zhuǎn)換效率從12%提升到了23%左右,若想繼續(xù)提高效率必須倚賴技術(shù)革新。

        光伏電池技術(shù)更迭已進入關鍵節(jié)點,更高效的電池已經(jīng)量產(chǎn)。所有光伏企業(yè)都必須調(diào)整產(chǎn)線,選擇一條更高效的新技術(shù)路線,否則就會被淘汰或被邊緣化。

        大量涌入的資本是催促光伏技術(shù)加速更迭的另一原因。2022年中國光伏企業(yè)的融資總額達1362億元,是2019年的近4倍,推動產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能都超過2019年的3倍。這些新投產(chǎn)能都采用新技術(shù)路線,新技術(shù)產(chǎn)品的產(chǎn)量一到兩年內(nèi)就將超過目前的主流電池產(chǎn)量。屆時,新舊產(chǎn)能將開始大規(guī)模替換。

        目前占光伏市場主流位置的是PERC電池,新一代的量產(chǎn)高效光伏電池主要有兩種:TOPCon電池——2022年開始量產(chǎn);HJT電池——2023年開始量產(chǎn)。PERC是指鈍化發(fā)射區(qū)背面光伏電池,TOPCon是指技隧穿氧化層鈍化接觸電池,HJT是指薄膜電池技術(shù)和晶硅電池技術(shù)結(jié)合的一種電池,也稱異質(zhì)結(jié)電池。

        多位業(yè)內(nèi)人士表示,PERC電池的主流位置將在2025年之前被替代。而TOPCon電池和HJT電池誰會更長久地占據(jù)主流電池的地位還不清楚。之后再下一代的電池將是在這兩者基礎上疊加鈣鈦礦的更高效電池。因此,選擇技術(shù)路徑是光伏企業(yè)當前重要且緊迫的事情。

        TOPCon電池的成本低于HJT電池,后者的效率高于前者。從產(chǎn)業(yè)鏈的視角看,TOPCon電池產(chǎn)線對舊產(chǎn)線有一定的兼容性,工藝更成熟;HJT電池則是全新的工藝和產(chǎn)線,其工藝流程更短,技術(shù)門檻更高。

        新技術(shù)已孕育出多家高速發(fā)展的新公司:一道新能源和華晟新能源分別是TOPCon電池和HJT電池路線上資本最青睞的新秀公司,兩家公司估值都在100億元上下;還有多家與新技術(shù)相關的光伏公司已經(jīng)或即將IPO,例如以生產(chǎn)TOPCon電池產(chǎn)線起家的拉普拉斯公司。

        光伏龍頭企業(yè)基本都布局了TOPCon和HJT技術(shù),其中,晶科能源押注TOPCon,東方日升則更看好HJT,其他大多數(shù)一線企業(yè)則是主打其中一種技術(shù),同時建有其他技術(shù)的中試產(chǎn)線。

        新秀企業(yè)能否以新技術(shù)躋身龍頭?現(xiàn)在的龍頭企業(yè)能否在這輪技術(shù)更迭周期里守住位置?光伏企業(yè)的新技術(shù)競賽已到賽點。

        搶位新技術(shù)

        光伏制造業(yè)從上游到下游分為硅料、硅片、電池片和組件四個環(huán)節(jié)。電池轉(zhuǎn)換效率決定了光伏發(fā)電整體的效率,不同的電池技術(shù)對上下游產(chǎn)品有不同的要求。根據(jù)硅片襯底不同,晶硅光伏電池分為P型和N型。此前,光伏主流電池使用的是P型硅片;如今,從P型向N型的轉(zhuǎn)型已經(jīng)開始。

        P型的BSF(鋁背場電池)是上一代主流光伏電池,同為P型的PERC電池是當前的主流產(chǎn)品;N型電池轉(zhuǎn)換效率更高,目前量產(chǎn)的主要有TOPCon電池和HJT電池兩種N型電池。

        BSF電池占據(jù)光伏市場主流的位置十多年,PERC電池占據(jù)主流位置的時間縮短至六年,預計2024年至2025年間,PERC電池的主流位置將被替代。目前看,最有希望接棒主流光伏電池位置的是TOPCon電池,其于2022年開始量產(chǎn)。HJT電池緊隨其后,從2023年開始大規(guī)模量產(chǎn)。

        中國光伏協(xié)會發(fā)布的《2022-2023年中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖》顯示,2022年量產(chǎn)的PERC電池平均光電轉(zhuǎn)換效率為23.2%。量產(chǎn)的TOPCon電池平均轉(zhuǎn)換效率達到24.5%,量產(chǎn)的異質(zhì)結(jié)電池平均轉(zhuǎn)換效率達到24.6%。電池效率提高1個百分點,意味著每平方米光伏組件一年可多發(fā)12.5度電(根據(jù)行業(yè)平均數(shù)估算),

        業(yè)內(nèi)普遍認為,由于資本的巨大推動力,這兩款電池將在兩三年內(nèi)快速成為主流。不過,TOPCon電池和HJT電池皆為過渡性產(chǎn)品,兩者最終皆需要與鈣鈦礦電池疊加,產(chǎn)生一種更高效的疊層光伏電池,預期光電轉(zhuǎn)化效率可超過30%。

        光伏資訊機構(gòu)智匯光伏創(chuàng)始人王淑娟表示,多數(shù)廠商投資建設TOPCon電池產(chǎn)線,是因為現(xiàn)在沒有一種技術(shù)能超越它的性價比。HJT電池效率優(yōu)勢更明顯,工藝流程更簡短,但其成本降低的速度較慢,現(xiàn)在還是非主流的產(chǎn)品。未來,這兩種技術(shù)會在較長一段時間內(nèi)共存,但市場份額有所不同,主要看哪一種電池的性價比更高。

        新舊產(chǎn)能的替換將在未來兩年內(nèi)展開。據(jù)中國光伏協(xié)會統(tǒng)計,2022年中國光伏電池片總產(chǎn)能為505.5GW,產(chǎn)量為330.6GW。其中,PERC電池片市場占比下降至88%;TOPCon電池片市場占比約8.3%,合27.4GW;異質(zhì)結(jié)電池片市場占比約0.6%,合2GW。

        根據(jù)招商證券、PV-tech統(tǒng)計,2022年公布的TOPCon電池擴產(chǎn)規(guī)模達400GW-500GW。截至2023年5月中旬,投產(chǎn)的TOPCon電池產(chǎn)能大致在100GW,滿產(chǎn)運行的容量大致在70GW。預計2023年全年的TOPCon電池出貨量在100GW上下,大約是2022年的四倍。

        工廠建設和產(chǎn)線達到滿產(chǎn)所需的爬坡時間總共約一年,因此,2024年將是TOPCon電池產(chǎn)能規(guī)模大幅增長的年份。中信建投證券發(fā)布的研報統(tǒng)計,2023年TOPCon電池產(chǎn)能在372GW左右,到2024年年底,建成產(chǎn)能將達到635GW。這一數(shù)字將超過建成的PERC電池產(chǎn)能。

        HJT電池的產(chǎn)能建設速度目前相對TOPCon電池較慢。據(jù)國信證券統(tǒng)計,截至2023年7月,國內(nèi)光伏企業(yè)HJT電池現(xiàn)有及規(guī)劃產(chǎn)能超過214.6GW。

        華晟新能源董事長徐曉華表示,與TOPCon電池相比,HJT電池的設備供應和原物料供應相對有限,對團隊掌握的技術(shù)水平要求較高,必須要有半導體與薄膜電池的技術(shù)與經(jīng)驗積累,這樣的團隊比較稀缺。因此,HJT電池比較適合有能力的新公司和有積累的龍頭企業(yè)去生產(chǎn)。

        中國光伏協(xié)會預計,到2025年,TOPCon電池和HJT電池兩者總共的市場占比將超過50%;到2030年,HJT電池的市場占比將與TOPCon電池接近,兩者一共將占據(jù)約七成的市場份額。

        協(xié)鑫集成執(zhí)行總裁蔣衛(wèi)朋表示,現(xiàn)階段TOPCon電池的性價比更高,未來HJT電池與鈣鈦礦疊層理論上更適合,協(xié)鑫集成的母公司協(xié)鑫集團擁有中國最大的鈣鈦礦電池中試產(chǎn)線。所以公司先建了TOPCon電池的量產(chǎn)產(chǎn)線,同時籌建HJT電池中試產(chǎn)線。

        崛起的新秀和分化的龍頭

        盡管新一代高效電池尚未占據(jù)市場主流,但市場認可度的不斷提高已經(jīng)讓一些新秀企業(yè)快速崛起。同時,龍頭企業(yè)的位次也因為技術(shù)更迭開始發(fā)生變化。

        高效N型電池組件得到的訂單越來越多。2023年以來,電力央企光伏組件招標中N型電池組件占比大幅提升,2月發(fā)布招標公告的國電投、中核招標中N型占比達到30%~40%;隨后的4月-5月,華能、大唐、華電招標中N型占比達到50%。

        與PERC電池相比,HJT電池是完全不同的產(chǎn)線和工藝流程。對于沒有舊設備“包袱”的企業(yè)來說,選擇未來更有潛力的HJT電池更有優(yōu)勢。鑒于技術(shù)門檻較高,HJT電池的新秀企業(yè)成長并不快,只有華晟新能源一枝獨秀。

        徐曉華表示,到2023年年底,華晟新能源的HJT電池產(chǎn)能是約19GW,到2024年年底會提高至接近30GW,相應的交貨量將從2023年約4GW提高到2024年約16GW。

        龍頭企業(yè)里HJT電池產(chǎn)能最大的是東方日升,預計其2023年HJT電池產(chǎn)能將近3GW。該公司全球市場總監(jiān)莊英宏介紹,HJT組件功率現(xiàn)在超過了700W,TOPCon電池則幾乎做不到,HJT電池的性價比很快將超過TOPCon電池。東方日升雖然現(xiàn)在也建設了TOPCon電池產(chǎn)線,但未來會逐步過渡到以HJT電池為主。

        TOPCon電池產(chǎn)線相對比較成熟,與PERC電池的工藝流程有兼容性,因此,大多數(shù)光伏制造企業(yè)都在選擇了TOPCon電池,同時,一些專注TOPCon電池的新秀公司在近兩年里快速崛起。

        在新電池技術(shù)的加持下,龍頭企業(yè)的位次也開始發(fā)生變化。晶科股份在2022年率先量產(chǎn)TOPCon電池,且目前產(chǎn)量最高。在組件銷量排行榜上,晶科股份從2021年的第四位上升至2022年的第二位,2023年上半年其位次躍升至第一位。到2023年年底,晶科股份TOPCon電池產(chǎn)能將達到55GW,全年出貨40GW以上。

        最大的民營光伏發(fā)電公司正泰集團旗下制造企業(yè)正泰新能,TOPCon電池產(chǎn)能僅次于晶科股份。至2023年年底,正泰新能電池產(chǎn)能將達到45GW,其中,TOPCon電池產(chǎn)能將達到38GW,占其總產(chǎn)能的84%。正泰新能在組件銷量排行榜的位次從2021年的第十位上升至2022年的第七位,其2023年上半年的銷量繼續(xù)看漲。

        正泰新能董事長陸川表示,兩年內(nèi),TOPCon電池的性價比都遠高于HJT電池,HJT電池目前產(chǎn)量太小,還不能算是商業(yè)化產(chǎn)量。未來,光伏技術(shù)更迭的方向還沒有定論。

        目前,以光伏硅料生產(chǎn)為主的協(xié)鑫集團開始加碼光伏電池和組件,由其子公司協(xié)鑫集成負責建設。蔣衛(wèi)朋介紹說,公司在蕪湖基地總產(chǎn)能20GW的TOPCon電池片項目一期lOGW巳于7月底投產(chǎn),目前正處于產(chǎn)能爬坡的階段,預計今年年底前能達到滿產(chǎn)。

        誰能勝出?

        光伏產(chǎn)業(yè)的第一輪技術(shù)競賽在硅料環(huán)節(jié),協(xié)鑫集團勝出;第二輪技術(shù)競賽在硅片環(huán)節(jié),隆基綠能勝出;第三輪技術(shù)競賽發(fā)生在電池環(huán)節(jié),誰能勝出?

        目前,大多數(shù)企業(yè)都基本選定了重點發(fā)展的電池技術(shù),但產(chǎn)線已建成甚至滿產(chǎn)的還是很少一部分。觀望的企業(yè)未來還有重新選擇的機會,而這一輪技術(shù)競賽的獲勝者必將誕生在先行者中。

        如果TOPCon電池的性價比持續(xù)顯著高于HJT電池,那么TOPCon電池陣營的領先企業(yè)都能繼續(xù)保持領先,行業(yè)格局變化不大。如果情況反轉(zhuǎn),HJT陣營的企業(yè)將迅速反超,光伏產(chǎn)業(yè)格局將發(fā)生較大變化。

        看好TOPCon電池的一方認為,HJT電池的性價比很難超過。中信建投證券研報稱,目前,HJT電池成本比TOPCon電池高出12-13分/瓦,主要高在銀漿、設備成本、靶材等方面。盡管HJT電池有多種降本的方式,但TOPCon電池的成本也在降低。到2023年年底,TOPCon電池一體化成本比HJT電池低4分/瓦左右。到2024年年底,TOPCon電池一體化成本仍然比HJT電池低2~3分/瓦。長期來看,雙面TOPCon電池極限效率為28.7%.HJT電池極限效率為28.5%,因此,HJT電池難以通過效率優(yōu)勢獲得溢價。

        看好HJT電池的一方認為,2023年年底HJT電池的成本就可以降到與TOPCon電池持平,2024年將進入有競爭力的階段。

        安信證券根據(jù)Infolink、TCL中環(huán)最新價格數(shù)據(jù)測算,以量產(chǎn)HJT電池實現(xiàn)25.7%的效率為基準,如果硅片導入110μm產(chǎn)品、銀耗實現(xiàn)10mg/W、銦耗實現(xiàn)12mg/W,設備降至3億元/GW,那么HJT電池生產(chǎn)成本將降至0.588元/W,與TOPCon電池成本(0.582元/W)僅差距0.006元/W。考慮到HJT電池優(yōu)異的性能,目前HJT組件較TOPCon組件溢價達到0.15元/W。

        HJT陣營對上述數(shù)據(jù)的實現(xiàn)十分樂觀,TOPCon陣營則認為實現(xiàn)難度還很大。作為TOPCon陣營的新入局者,蔣衛(wèi)朋表示,公司量產(chǎn)TOPCon電池的效率要等產(chǎn)線滿產(chǎn)之后才能看到,效率提升的速度目前難以預計。成本方面,預計TOPCon電池全行業(yè)的平均成本都會在一年后下降5%,之后還會繼續(xù)降本。五年內(nèi),TOPCon電池產(chǎn)線的市場競爭力都會更優(yōu)。

        從更長的時間來看,光伏作為一個商業(yè)化的行業(yè)不過是二十多年的光景。與成熟的制造業(yè)、傳統(tǒng)的能源行業(yè)相比,光伏仍處于產(chǎn)業(yè)鏈形成的初期,光伏企業(yè)還有機會改寫行業(yè)格局。

        光伏行業(yè)市值最高的企業(yè)隆基綠能,對標的是有兩百多年歷史的杜邦公司。管理層希望隆基綠能可以基業(yè)長青。在這一輪技術(shù)更迭周期里,隆基綠能更看好的是另一種新型電池HPBC,即復合鈍化背接觸電池,但HPBC電池的市場潛力還有待時間檢驗。

        杜邦公司是光伏核心輔材的龍頭公司,高峰期全球一半的光伏組件都在用杜邦材料。杜邦TEDLAR業(yè)務全球光伏市場總監(jiān)付波表示,研發(fā)創(chuàng)新本身以及新技術(shù)實現(xiàn)大規(guī)模制造有巨大不確定性。在光伏產(chǎn)業(yè),無論是現(xiàn)在的龍頭企業(yè),還是新秀公司,都需要從以制造和效率為中心的企業(yè)升級為制造和研發(fā)雙輪驅(qū)動的企業(yè),以持續(xù)不斷的新技術(shù)超越競爭者,才能贏得發(fā)展的空間。

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