觀察丨資本熱捧的異質結技術,能否掀起新一輪光伏技術革命?

澎湃新聞記者 楊漾

2021-08-30 21:48 來源:澎湃新聞

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從被質疑為“概念炒作”、“資本噱頭”到加速量產,異質結(HJT)只用了三年時間。光伏業內對于誰是下一代電池技術的爭論仍在持續,但這絲毫不妨礙資本市場對異質結的熱捧,A股異質結概念股新高不斷。截至8月30日,異質結設備企業邁為股份(300751)收盤價796.83元,復權后股價是2018年11月上市之初的21倍。金辰股份(603396)也是典型代表,8月以來上演多番漲停,與年初相比股價漲幅達303%。
從產業端看,據不完全統計,目前異質結國內規劃產能超60GW(1GW=1000MW),新老電池片廠商均有布局:安徽華晟(500MW量產線)、明陽智能(5GW規劃)、金剛玻璃(1.2GW安裝)、潤陽集團(5GW規劃)等新玩家歷史包袱較輕,提速推進;傳統電池片廠商中,通威(金堂1GW量產線+400MW中試線)、晉能(200MW中試線)、愛康(560MW中試線、5GW計劃)、晶澳(200MW計劃)、阿特斯(250MW量產線)等也開始由審慎關注轉向謹慎探索。由于異質結效率提升顯著,自去年開始投建中試線的企業明顯增多,2020-2021年,是名副其實的異質結投資元年。
異質結并不是一項新誕生的電池技術,最早由日本三洋公司在1990年開發成功,并對其進行專利保護。起初受三洋專利保護和薄膜技術的限制,異質結的產業化進程推進緩慢。隨著三洋基礎專利保護在2011年到期,許多晶體硅電池公司、薄膜電池公司和光伏設備企業進入異質結電池領域。2017年以來,一批國內企業開始啟動或規劃異質結產線,商業化節點加速到來。在近日舉行的2021HJT異質結商業化量產高峰論壇上,新能源行業智庫SOLARZOOM光儲億家創始人劉昶預測,未來五年,異質結技術的滲透率將從現在不到1%提高到70%以上,將有越來越多的新資本和新面孔加入異質結賽道。
作為技術本身來說,現階段異質結的優點和缺點一樣明顯。資本狂歡的背后,異質結究竟能否掀起一場新的光伏技術革命?
下一代技術,誰主沉???
PERC是當前光伏行業的主流電池技術,2020年PERC電池片市場占比為86.4%。隨著近年來PERC電池效率不斷攀升,效率提升的速度也在逐漸放緩,P型PERC量產效率達到23%左右的瓶頸區。光伏技術迭代路在何方?業內對此的共識是,N型電池是接棒P型電池的下一代電池技術。除異質結外,TOPCon、IBC也是N型電池的熱門技術路線。下一代技術究竟是異質結還是TOPCon?這是去年以來所有光伏論壇上熱議程度最高的焦點話題。
“低溫度系數、低衰減、高轉化效率、工藝簡單等,是N型異質結技術最主要的優勢?!卑不杖A晟新能源科技有限公司CTO、中科院電工研究所太陽電池技術研究部主任王文靜對澎湃新聞表示。光伏電池溫度升高時輸出效率會降低,通常來說,電池片溫度每升高1℃,PERC電池的溫度系數為-0.37%,異質結電池為-0.25%,高環境溫度下的功率損失更小。加上量產效率已能達到24%以上、無光致衰減(LID)和電位衰減(PID),這些都意味著異質結在光伏電站端的全生命周期上的發電增益更具優勢。
此外,異質結電池的結構決定了可以天然雙面發電,工藝流程只有清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、導電膜沉積、絲印固化四個環節,相比8道工序的PERC電池大大簡化。在技術延伸上,隨著異質結技術的逐漸成熟,未來有望成為一種平臺型技術,與鈣鈦礦結合形成疊層電池。
但是,盡管生產流程簡單,異質結在每個環節的制造難度較PERC電池大幅提升,對清潔度、精細度、均勻性和連續性的要求非常嚴格。
“現階段最大的痛點還是成本高,單GW的設備投資,異質結超過4億元,PERC在2億元左右,此外銀漿用量大?!蓖跷撵o稱,從性價比的角度來說,要超越主流PERC技術,異質結的性能是高了,但價格還有繼續下降的空間。
成本高,設備、銀漿“兩道坎”,是光伏業內圍繞異質結電池技術最大的爭議點。支持者們認為,隨著國產設備進步和規?;瘍瀯?,加上硅片薄片化、銅替代等降本方案的突破,異質結規?;慨a后的度電成本有望在2023年與當前主流的PERC技術打平。反對派則認為,異質結成本太高,無論是固定資產投資成本,還是銀漿等材料成本,短期性價比難以超越PERC,甚至不如TOPCon。TOPCon生產線可在現有PERC產線基礎上進行改造,異質結則與現有設備不兼容,必須“另起爐灶”投資。
路線之爭的本質,不是純粹的技術之爭。從實驗室數據來看,異質結和TOPCon的理論轉換效率均在28%以上。正是由于TOPCon可以由傳統PERC升級改造而來,因此當前持有大量PERC產線的廠商最具備“站TOPCon”以延續現有產線壽命的動力,“站異質結”等同于存量資產減值、“革自己的命”。對于新入局者而言,押注異質結,意味著可以在又一輪光伏技術迭代中占據領先身位。對于資本來說,為PERC“續命”的TOPCon不足以撼動當前的產業格局,更加顛覆性的異質結技術具備更大的想象空間和資本增值空間。
多位資深光伏從業人士對澎湃新聞稱,上述“心態”的不同,是導致下一代電池技術之爭愈演愈烈的關鍵原因。
異質結降本,進展到哪步了?
無論出于何種立場,降低成本、提高轉化效率,是異質結走向更大規模商業化量產必須解決的“痼疾”,成本下降對于提升滲透率而言至關重要。
安徽華晟新能源公司是目前異質結賽道上的領跑者之一,擁有全球首個異質結低成本智能化量產項目。前述異質結商業化量產高峰論壇上,華晟電池事業部總經理徐昕首次全面發布了該量產線上的日產量、平均效率、良率、成本等數據:華晟500MW項目經5個月的調試進入達產階段,目前產能利用率已經達到85%、量產平均效率達24.2%、良率超過98%。
徐昕介紹,該條產線的首要任務是先把產能跑滿,盡可能將生產制造成本降下來,以接近預設目標。目前該產線的銷售訂單遠大于生產能力,到今年四季度,團隊會在目前24.2%的平均轉化效率基礎上做進一步效率提升。此外,華晟正在進行二期量產線的設備選型,計劃在二期量產線上實現25%左右的轉化效率。
他羅列的一份來自于某中東客戶的實證數據顯示:2021年7月,異質結雙面組件的發電量超出PERC雙面組件約8%,超出PERC單面組件約20%?!爱a能拉滿之后,異質結的整體成本與PERC的差距將縮減到2毛錢以內,騰出利潤空間?!?br />
針對外界最關心的異質結銀漿成本,徐昕給出一組數據:量產4個月,華晟500MW產線單片銀漿耗量(9BB產品)從240多毫克降至195毫克左右。華晟特有的低銀漿耗量方案(M6-S12BB)中,有望將銀漿耗量降低到160毫克以內,預計銀銅漿導入后銀漿耗量可以再減少一半。
“異質結電池將進入10GW時代,這個周期已經很近了?!蓖跷撵o預測,到今年底國內異質結投產規模將達到6GW左右,明年華晟2GW產能也將實現,2022年10GW異質結總產能是大概率事件?!霸O備降本目前已經很明顯,今年再招標可能會達到單GW 4億元以下,明年可能達到3.5億元甚至更低。目前單片銀漿耗量在200毫克左右,下一步,銀包銅漿料將在今年第四季度或者明年初導入到產線中?!彼麑ε炫刃侣劮Q,到明后年,異質結和PERC在電站端的LCOE(平準化度電成本)曲線將基本接近或形成交叉點。
邁為股份董事長周劍對異質結產能擴張和優勢的預計更加樂觀。他透露,邁為的微晶量產設備將于今年年底推出。異質結加上微晶,電池量產效率可達到26%,“到2022年,由于微晶的導入,異質結和TOPCon會拉開一個比較大的差距?!?br />
金剛玻璃總經理嚴春來給出的不同電池片技術單GW設備投資對比中,PERC為1.5億至2億元,TOPCon在2億至2.5億元,當前的異質結在4億至4.5億元,參考國產化設備此前的成本下降速度,1-2年后單GW異質結設備投資可降至2.5億至3.5億元,“異質結設備如果能降到低于3個億,接近TOPCon生產線,競爭力就會更明顯?!?br />
異質結電池的擴容將快速拉動稀有金屬材料銦的需求量,后者是可用來制作異質結電池所需ITO靶材。外界擔憂,異質結的大規模量產會帶來銦的產能明顯不足和價格飆升。對此,SOLARZOOM 副總裁馬弋崴在前述論壇上提出,異質結需求爆發確實會造成銦價大漲,但銦價暴漲不會導致異質結生產成本的顯著上升?!凹词广焹r上漲至12000元/千克,靶材成本也僅有0.05元/W?!痹诩夹g層面上,已經有了降低銦用量的技術方案,包括使用摻鋁氧化鋅(AZO)、采用SiNx或SiOx蓋帽層來降低ITO的用量等。
劉昶認為,基于異質結相較于傳統PERC技術在光電轉換效率及全生命周期單位發電量上的比較優勢,可獲得比PERC組件高0.30元/W以上的銷售溢價,待異質結組件在低銀耗及硅片薄片化技術成熟后,將帶來0.20元/W以上的單位凈利潤?!拔磥硭牡轿迥?,我們認為PERC仍然有一定的空間。但到2025年左右,異質結將至少在90%甚至95%以上替代PERC?!?br />
新一輪行業大洗牌即將到來?
根據SOLARZOOM新能源智庫統計,截至目前,全球具有實際量產能力的異質結電池產能5.26GW,其中海外產能約1.64GW,國內產能3.62GW,而在3.62GW的實際產能中,只有1.75GW產能出自量產線,其余都是中試線產能。數字雖然不高,但是考慮到異質結的崛起時間,已是相當不錯的成績。
有業內觀點認為,新一代電池技術對PERC技術的顛覆,將導致堪比上一輪單晶替代多晶的技術革命和行業洗牌。目前看來,懸念仍存,但行業正迎來多種技術共存競技的過渡窗口。
從公開表態上看,作為重要風向標的光伏龍頭企業對異質結均有跟蹤和技術儲備,做著兩手準備。
6月1日,隆基股份公布經權威第三方研究所測試的異質結電池實驗室數據,以25.26%的轉換效率刷新異質結最高紀錄。該公司同時宣布,其N型TOPCon、P型TOPCon也一舉刷新世界紀錄。
這令外界有些意外,原因是在此之前,隆基在下一代電池技術路線上偏向于TOPCon,并曾屢次表態“異質結在5年內還不具備商業化價值”?!爱愘|結技術也在不斷進步,我們發布了新的世界紀錄,隆基的研發團隊可以說也是世界上最好的異質結研發團隊,我們對異質結非常了解?!睂Υ?,鐘寶申在今年SNEC期間對澎湃新聞回應稱,TOPCon與異質結各有特點,最終還是要看哪種技術路線真正能夠幫助客戶降低成本,能夠保障電站30年可靠運行。
鐘寶申對澎湃新聞稱,異質結仍面臨非常多挑戰,比如對稀有金屬的使用??偨Y來說,技術上能否取得優勢,有待繼續考證;技術取得優勢后,量產形成規模,資源上能否支撐,是第二道待解之題。他在接受中國能源報采訪時說,究竟哪些技術最終會成為主流,或是成為隆基最大規模的投資方向?還需要再進一步驗證。今年隆基會率先將TOPCon投入量產。
通威股份作為PERC時代光伏電池龍頭,此前分別在成都和合肥建設了兩條異質結中試線。今年7月中旬,通威成都金堂基地1GW異質結項目第一片電池片下線。通威近日對外披露進展時稱,目前1GW產線已調試完畢,產線處于產能爬坡中,將根據進展情況規劃后續異質結的產能。通威1GW異質結項目是國產設備生產商的“練兵場”,捷佳偉創、邁為股份、鈞石、理想萬里暉幾家主流設備商均在其中。通威的TOPCon小試和中試線也在推進中。
8月23日,國內光伏組件頭部企業晶澳科技宣布50億元定增計劃,其中3億元用于高效太陽能電池研發中試項目,“以提升異質結電池的中試生產能力,為該產品的大規模產業化生產打下良好基礎。 ”
天合光能在2021年中期業績報告中稱,其TOPCon電池實驗室可量產電池效率可達到24.5%。新建了500MW的210mmx210mm大尺寸TOPCon電池中試線,為后續大規模投產做好技術儲備。異質結電池和組件技術也一直是公司的研究重點,正在進行210 HJT組件認證,已完成HJT可靠性的研究工作,取得了突破性進展。
王文靜對澎湃新聞分析稱,異質結電池的大規模量產技術已經基本成型。他建議道,下一步需要做好的是三件事:現有異質結電池技術的全產業鏈匹配;異質結電池的進一步降本;通過導入微晶技術等,進一步將異質結電池的效率提升到25%以上。
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責任編輯:李躍群
校對:徐亦嘉
澎湃新聞報料:4009-20-4009   澎湃新聞,未經授權不得轉載
關鍵詞 >> 異質結,HJT,光伏,TOPCon,電池片

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