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N型光伏电池技术「两头开花」,谁是诗和远方?

光伏企业需要回归科技属性,笃定创新比扩产重要。越早突破新电池技术限制的企业,越有机会站在浪头。

光伏产业已经进入大规模、市场化发展的新阶段。

7月,国家能源局公布了上半年全国电力工业统计数据,根据总装机容量,光伏装机已正式成为我国第二大电源装机,仅次于煤电。

作为新兴产业,光伏市场持续扩容总是伴随着技术创新,而在众多技术领域中,电池片是重中之重——光伏电池是将太阳能转化为电能的半导体器件,是光伏产业链中游的核心环节。

如今,光伏电池技术正处于快速迭代升级的阶段,从传统的P型PERC技术向N型新型电池技术转变,而N型新型电池技术又以TOPCon和HJT为主要路线。

那么,哪种光伏电池技术在当下更具优势?哪种技术又将弯道超车,成为长远未来的大赢家?

01 勇攀效率高峰 ,N型电池技术“两头开花”

光伏行业是一个高度竞争的行业,为了降低度电成本、提高量产效率,各个光伏企业都在不断地投入研发,寻求新的技术突破。

尽管P型电池(PERC技术)仍然凭借制造工艺简单、成本更低等优势保持行业主流地位,但是其困境也非常明显:当前PERC电池平均量产效率已达到23%左右,而理论转换效率极限为24.5%。

也就是说,P型电池量产效率已经接近理论极限,提升空间较小。而且,P型PERC电池还存在着光致衰减(LID)的问题,即在初次曝光后会出现效率下降的现象,这是由于P型硅片中掺杂的硼元素与氧原子形成硼氧对导致的。

因此,行业主要玩家都将目光投向新技术。在此前的2023光伏展上,各光伏设备厂均向N型设备加码、提供解决方案,透露出N型新型电池技术的需求正在增长。

N型新型电池技术是指使用N型硅片作为衬底的电池技术,其中最主要的两种技术路线是TOPCon和HJT。这两种技术路线都具有高效率、低衰减、低温度系数、高双面率等优点,理论效率极限分别为28.7%和27.5%。其中:

TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)电池是在N型硅片背面形成隧穿氧化层和多晶硅接触层,降低了金属接触复合速率,提升了开路电压和短路电流。

HJT(本征薄膜异质结)电池是在N型硅片上增加一层非晶硅异质结,提高了开路电压和填充因子。

目前,国内外各大光伏企业对于N型两种技术路线都有所布局,但是侧重方向各不相同,TOPCon技术和HJT技术对市场份额展开争夺是可以预见的。

TOPCon技术的主要推动者有隆基绿能、晶科能源、天合光能、晶澳科技等,而HJT组件的推动者包括通威股份、天合光能、阿特斯、晶澳科技、东方日升等,不难看出有不少企业选择了两头下注。

目前来看,N型TOPCon技术在投产方面占据了先发优势,越来越多光伏企业加快了Topcon电池的扩产脚步。比如,7月22日,协鑫集成发布公告称,向特定对象发行募集资金总额预计为不超过 57.99亿元,资金用途包括总投资38.85亿元的芜湖协鑫20GW(二期10GW)高效电池片项目,主要生产TOPCon电池。

这也导致市场预期TopCon电池将率先实现商业化大规模量产,抢占下游市场,在未来获得更多份额。

资料来源:上海有色网

那么,HJT电池还有反超的可能吗?

事实上,在笔者看来,N型HJT技术才是未来的发展方向。

TOPCon技术其实并非一种完全创新的技术,而是在PERC原有的8-10道工序基础上增加2到3个工序即可实现的迭代技术。TOPCon技术投产快,也正是因为它在工艺上与P型PERC电池较为兼容,只需要增加一些新的设备和材料,如隧穿氧化层设备、多晶硅设备、低温银浆等。但是,这些设备和材料都会增加生产成本,并影响良率和稳定性。

而HJT电池主流工序只有4道(细分6步),相比PERC和TOPCon大幅简化,因而具备更高的生产良率和提效潜力,比如钙钛矿与HJT叠加可明显增强HJT电池转换效率。因此,HJT技术才是光伏电池片的革命性技术。

当前的问题是,HJT电池弯道超车TOPCon电池,应该怎么做?

02 *要素:打破成本桎梏

HJT电池能否弯道超车,首要因素是成本。

降本增效永远是光伏行业的主旋律。

从去年下半年开始,A股光伏板块整体估值持续下滑,中证光伏产业指数近一年跌幅达到33%。这背后最重要的原因就是,随着光伏企业纷纷扩产,市场竞争不断加剧,成本压力逐渐突出,投资者对光伏企业盈利前景并不看好。

中证光伏产业指数

在竞争激烈的市场中,国内外光伏市场都可以选择更便宜的产品。这种局面下,成本更低,从而产品价格更低的企业才有更强的竞争力。在近日举行的“光伏行业2023年上半年发展回顾与下半年形势展望研讨会”上,中国光伏行业协会名誉理事长王勃华指出:“今年上半年的热词之一就是降价。”

相比P型电池,量产效率更高的N型电池毫无疑问更能代表未来,但是,成本也正是目前制约N型电池技术量产的主要因素。

N型电池成本上高于P型,尤其是HJT电池当前设备成本、材料成本更高。根据东吴证券的测算,综合电池片的非硅成本来看HJT电池片的总成本,按照浆料0.13元/W(12BB&50%背副银包铜)、靶材0.04元/W、设备折旧0.08 元/W以及其他制造成本0.05元/W等非硅成本合计0.3元/W,则硅料价格100元/KG、硅片厚度120微米时——HJT电池片的总成本约为 0.67 元/W,而同样厚度的TOPCon 约0.64元/W,PERC 约0.61元/W。

能否降低成本、成本降低的速度决定了HJT技术的未来。

一方面,当然要看作为核心原材料的硅料成本——目前来看,这部分成本相对稳定。

供应过剩是硅料市场当前的趋势。硅料价格上半年整体呈现下跌现象,相较去年最高价降幅超过78%,且下半年新增规划产能较多,预期短时间内产业链价格不会大涨。

资料来源:广州期货研究中心

对此,中国光伏行业协会专家咨询委员会专家吕锦标表示,今年下半年,多晶硅价格会有一些回调,但幅度不会很大,整体将保持供应充足的局面,价格将稳定在合理低位。

N型HJT电池的高成本来自纯度更高的硅料,未来,随着硅片厚度验证持续下降,单瓦耗硅可以弥补高纯硅料价差。

另一方面,非硅料成本也是降本的关键,而HJT技术在这些环节的降本空间非常具有想象力。

这部分主要包括银浆成本和设备成本。而随着电池片产业上游技术的进步,低温银浆国产化已基本实现。浙商证券研究所指出,随着银包铜、双面微晶、0BB 技术持续导入量产,单GW设备投资额的进一步降低,HJT在非硅方面降本潜力大。

未来,当成本不再是劣势,HJT电池产业化进度必将加速。

03 产业链协同创新,穿透红海入蓝海

解决成本问题需要产业链上下游企业协同创新,突破工艺和设备供应的难关。

工艺优化和设备改进是控制成本的*手段。比如,6月,罗博特科出货了首台单体GW铜电镀设备,将铜电镀设备单台产能从600MW提升到1GW,还减少了20%的占地面积,显然将优化光伏电池厂商生产成本。

同时,N型HJT电池想要大规模扩产,追赶N型TOPCon电池的脚步,还必须解决设备供应的问题。根据上海有色网SMM调研,目前,国内可量产HJT核心设备及整线设备的企业仅4家公司,HJT设备产能较为紧张。

产业链中游光伏设备企业扩大设备产能,提升设备技术是破局关键。国内已实现HJT整线设备供应能力的企业,比如迈为股份、捷佳伟创等,应该更重视对包括设备投资额中占比过半的PECVD在内的核心设备技术层面的突破。

无论如何,在当前行业激烈的竞争下,发展HJT电池“卷”出一条路是光伏企业的必然选择。目前,越来越多光伏企业开始加入HJT电池生产线的投建大军中。经上海有色网SMM近期调研,国内规划布局HJT电池生产线的公司有46家左右,项目基地达59个以上。国内HJT电池规划产能达到308GW以上,相较年初规划规模增长了163%。产能规划*的公司为华晟,其次东方日升。未来预计多家龙头公司将进入HJT电池扩产大军。

图源:上海有色网

而来自下游的需求增长也一定会推动上游企业技术迭代和创新,以争夺更多客户。SMM预计,2024年将为HJT电池产能扩张大年,预计此后在N型电池市场独具竞争优势。HJT有望在2025年之前量产单瓦成本低于PERC/Topcon电池成为市场主流,并在2027—2030年之间与钙钛矿优势结合大幅推动其市占率提升。

可以预见,以高效N型光伏产品为动力,光伏产业链上下游都将迎来新一轮强劲发展的机遇。

只不过,在这一轮浪潮里,光伏企业需要回归科技属性,笃定创新比扩产重要。越早突破新电池技术限制的企业,越有机会站在浪头。

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