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中银证券:光伏电池的技术路径之争

栏目:行业动态 发布时间:2022-12-08

1941年,第一块单晶硅太阳能电池诞生;1950年代,贝尔实验室推出第一块可商业化的6%转化效率的光伏电池。至今,光伏电池的发展史已经超过80年,近日,中国光伏企业再次在历史上留下了浓墨重彩的一笔。

01 隆基绿能打破世界纪录

11月19日,在第十六届中国新能源国际博览会暨高峰论坛上,隆基绿能宣布,已收到德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)的最新认证报告,隆基绿能自主研发的硅异质结电池转换效率达26.81%。

“世界太阳能之父”马丁·格林宣布,这是目前全球硅基太阳能电池效率的最高纪录,也是2017年日本公司创下26.7%的纪录以来,时隔五年诞生的最新世界纪录。

隆基绿能中央研究院副院长徐希翔表示,2017年,日本公司Kaneka创造了单结晶硅电池效率纪录26.7%,是使用异质结+IBC的复合技术所突破的。隆基绿能的新纪录使用了异质结技术,从24.7%、25.1%的基础上提高至26.81%。徐希翔称,隆基也在做异质结+IBC技术,未来效率还将进一步提升。

除了异质结(HJT)电池之外,隆基在PERC、HPBC等技术路径上也取得了显著成绩。

目前,光伏行业主流的PERC电池转换效率的世界纪录为隆基绿能创造的24.05%,已经十分接近ISFH 24.5%的实验室效率极限;本月初,隆基绿能还发布了搭载HPBC技术的光伏组件产品,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%,已经超过PERC电池的实验室效率。

02 转换效率:技术迭代的标尺

光伏电池转换效率,是每一轮光伏技术迭代最关键的标尺。

从隆基刷新的纪录来看,每次提升的绝对数值并不大,但对于产业链下游的影响格外显著。在20%转换效率的基础之上,效率即使提升1%都并非易事,从2017年到现在,PERC电池效率也只是从20.5%左右上升到现在的23.5%左右。

光伏降本,有硅片薄片化和减少银浆使用等方法,这属于减量,更关键的途径还是增量。增量是指电池效率提高后,成本可以自然而然下降。具体来说,提高电池效率可能使加工成本变高,但其降低了所有其它部分的加工成本。

具体来看,在20%的基础上,转换效率每提高一个百分点,可为下游电站节约5%以上的成本,成效巨大。因此,对于更高的转换效率,哪怕只提高0.01%,也是光伏企业历来的“兵家必争之地”。

隆基绿能创始人、总裁李振国称,下一代光伏电池技术,无论是TOPCon、HPBC、HJT,包括这些技术的一些融合和杂化,在量产上三年左右会实现26%到27%的量产效率。单结光伏的终极产品,量产要向27%的转换效率上进行靠拢。同时,未来5-10年内,双结电池也有开发空间,有可能达到40%的实验转换效率,30%-35%的量产效率。

03 光伏电池的技术路径之争

正如李振国所言,2022年,是N型电池爆发的元年,TOPCon、HJT、IBC这些下一代光伏电池技术的发展正如火如荼地进行着。相比传统的P型电池,这些N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低等优点,但制造工艺复杂、成本更高,被行业普遍认为是下一代的电池技术。

如今,市场主流的P型单晶PERC电池仍是光伏发电行业当前最具经济性的技术,但量产效率已逼近其24.5%的理论极限,很难再有大幅提升。有人在做今天的技术,但明天的技术不得不重视起来,而TOPCon、HJT、IBC这些热门选项中谁又能脱颖而出取代PERC成为主流?


 

通过上图对比可以看出,在目前的N型电池赛道里,“TOPCon赢在当下,而HJT赢在未来。”业内的这句流行语,一定程度上高度概括了当前格局。

短期内TOPCon电池受到追捧的原因是产线可由PERC产线直接改进而来,经济效益更高。根据亚化咨询预计,2023年国内TOPCon电池产能将接近200GW,出货有望超过100GW。

若从更长期来看,以HJT为代表的颠覆性创新技术,其工艺更加简单,产业化降本路径清晰明确,未来提效空间大,但与PERC产线不互通的高成本令其短期竞争力不足。目前,HJT电池产线大部分仍以小规模为主,此次隆基刷新世界记录或许意味着HJT电池有望2-3年内实现量产。根据Energy Trend预测,HJT电池项目总产能规划超过150GW。

而IBC电池是平台型长期电池技术路线,国内仍难实现大规模量产。同时,经典IBC效率溢价难以覆盖成本溢价,与TOPCon和HJT相结合的TBC、HBC路径则有望吸引产业转型。目前,布局IBC电池的国内企业不在少数,如隆基绿能、爱旭股份、天合光能、中来股份、晶澳科技等,预计今年能看到少量产能落地。

更进一步,光伏技术的未来远不止“硅”。

当前主流的单结电池上限有限,双结电池空间更大。展望技术前沿,钙钛矿电池、砷化镓多结薄膜电池的转换效率较当前量产技术更高,钙钛矿-晶硅叠层电池、砷化镓多结电池的转换效率超过30%,也是值得关注的技术方向。

参照历史经验和行业发展规律,无论是选择TOPCon、HJT还是其他技术路径,各路市场主体投资N型电池既是顺应技术变革趋势,更是寄希望于在潜在的行业座次洗牌中占据更有利的位置。技术本身没有对错之分,最终都会产业化。

(文章来源:证券之星)

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