HJT光伏發電3.0技術降本增效前景展望(紀要)_世界新視野
2023-03-19 15:32:07 來源:雪球網 小 中
$金剛光伏(SZ300093)$本文為3月9日晚,“HJT光伏發電3.0技術降本增效前景展望”華泰云路演紀要,主要觀點出自中科院電工研究所太陽電池技術研究部主任王文靜。本文僅作記錄和分享,供光伏新技術愛好者研究交流,不構成任何投資建議。
從隆基的最新報告來看,異質結的理論效率是28.5%。
Topcon分單面和雙面。雙面的Topcon,理論效率可以達到28.7%,但是如果只在單面做Topcon,它的理論效率只有27.1%。它不但低于雙面Topcon的28.7%,也低于異質結的28.5%。
(相關資料圖)
未來技術路線的清晰程度,其實異質結就是很清晰了。在2023年,要導入雙面微晶的異質結,它的產業化平均效率25.5%。
其實,最高實驗室效率后面更高,但是它的產線平均效率是25.5%。
那么未來,其實還有雙面的、銅的,就是全銅電極。全銅電極除了降低成本之外,現在人們發現,它的電池的產線平均效率也會有所提高,應該能提高到26%左右。
我們預計這個電池,如果產業化進入比較大的量產的成熟階段,應該再過兩年,在2025年左右。
然后再之后,效率提高就已經比較飽和了,那么主要是降本。一個重要的方面就銦,把TCO透明導電膜的銦給它取代,變成無銦的TCO。
這樣一代替以后,整個異質結的成本就會非常低了。從這來看,技術路線是比較清晰的。
我們再看Topcon,它現在就是單面。其實Topcon,它有好多在設計時是P型的,N型Topcon只有兩個技術,一個技術就是現有的Topcon,就是最右邊這個,它就是在背表面做多晶硅鈍化。
但是,正表面仍舊沿用傳統的擴散技術,就是同質結,不是硅薄膜了,現在它的理論效率只有27.1%,最高的實驗室效率是25.8%,其實真正的經過哈梅林認證的只有25.4%。
現在晶科宣布是可以達到26.4%,但是這個是中國的檢測機構——中國計量院,它其實并沒有得到國際上的認可。
左邊一個就是雙面的Topcon,即POLO2-BJ。這種設計,其實就是正表面也要做多晶硅鈍化,但是有一個非常大的問題,它的效率會大幅下降,那么怎么辦呢?
它就是在電極的位置下面做這種多晶硅膜,在沒有電池的地方,它不做多晶硅膜,這樣的話才能減少它的吸光,但是這種電池其實做起來很難,第一,正表面做多晶硅膜又多了一道手續,包括用LPCVD做多晶,然后還要擴散擴硼……
那么Topcon是不是可以激光摻雜?
其實,這塊是隆基在CSPV上的一個報告,別看加了一個選擇性發射區,就是SE技術。SE技術有激光直接摻雜,還有二次擴散,如果二次擴散,要兩次擴硼,中間加一次激光的話,激光開孔這個復雜度其實高了很多。
激光直接摻雜的問題,是這個激光非常復雜,它對激光要求很高,要很均勻的分布,所以這是難度很高的激光。那么它一個是貴,另外,這種激光其實可能還在開發,要開發得非常好才行。
所以,其實并不是說激光一上來就能用,而是它有很復雜的一些過程。
以前其實異質結最大的一個短板,就是它的開壓其實挺高,但是它的電流上不去,最近這些企業找到了提升電流的一些技術方案。那么將來實施到產業化以后,就能大幅提高產業化的平均效率。
Topcon的電池效率,去年大概有幾次最高效率,最高已經達到26.1%,晶科和中來都能達到這個效率。
但是這個效率,其實有幾個都是計量院測的。晶科的最高的效率,它的填充因子出奇的高,這是它提升的一個主要的方面。
從異質結量產的效率來看,現在是1.0的可以達到24.3%,2.0可以達到25%。
現在3.0還沒有量產,3.0很快,就是在華晟三期線,3月份出首片,然后6月份,效率爬升達到比較好的結果,真正達產可能到九月份。
二期其實已經有一些比較好的結果,單面微晶的產線平均達到25%左右,這是比較確定的一個結果。最好的批次,可以達到25.1%。
電池效率其實并不能完全說明問題,因為電池畢竟要做成組件,異質結組件,現在主要用的硅片尺寸是210和166,166已經也基接近于淘汰,所以新建的2.0和3.0,一般都要走210或182這兩種尺寸。
現在新建的產線一般都走210和182,但是現在異質結還沒有在走182的這種尺寸的電池,華晟是在三期就要投產,應該在今年下半年會看到。
那么從現在已有的210產線的效率來看,做成組件的功率,現在2.0是達到了700W左右。
PERC電池現在一般是650W,異質結2.0是可以達到700W,3.0效率還會再提升,應該能達到710W左右的產線平均的組件功率,所以這是很重要的。
如果異質結3.0的技術,是可以達到600W的,對于這種182版型的話,PERC是545W,異質結是600W,或者是590到600W之間吧,不能說的太滿,那么這個在說明什么呢?
就是說明,比如異質結3.0要有25.5%的效率的話,它的CTM是可以達到99%的,也就是說,這是一個比較實打實的電池測試效率是25.5%,它做成組件,功率也是可以達到高出50W甚至55W的。(CTM值,是指組件輸出功率與電池片功率總和的百分比,即表示組件功率損失的程度。)
那么我們看看Topcon,現在很多企業電池測試效率可以達到24.8%,甚至25.1%,但是組件的功率,其實只能比現在的PERC電池高出25W左右。
比如說,現在這個570W,一般都集中在182版型,如果電池效率測到24.8%,那組件功率只能做到570W,那么CTM只有達到96.7%,也就是說CTM比較偏低。
現在人們比較習慣用組件功率反推,設定CTM等于99%或100%反推的話,其實Topcon真實效率只有24.2%。我這個說法得沒得到過一些支持呢?
其實我從最近的一些公開報道,都不是從小道消息,而是說從公開報道,CSPV去年12月份在太原召開的會議上,我們從幾個Topcon廠家所得到的結果。
它的電池效率可以達到25.1%,但是組件功率,就是182版型只有570W,其實比PERC高出20W或者25W,但是它的測試效率已經能達到25.1%了,那這樣的話,CTM只有95.7%。
我們再來看一下晶澳,它的電池是小長方形電池,不是嚴格的182乘182,所以這種電池,如果用PERC電池做,它就比545W要高一點,基本可以達到552W左右。
如果用同樣尺寸的硅片做成同樣尺寸的組件的版型,它可以達到575W,這是它自己公開報道的一個結果。
就是說,在這種同版型同樣電池尺寸下,它的Topcon電池比同版型的PERC電池其實高了22W,就不像異質結2.0或者3.0,高出50W這樣的結果。
我們再看一下通威,這也是同樣的會議上的報道,通威用182在去年十月份的時候,量產平均是25.08%這樣的電池測試結果,它的組件功率是575W,就是比PERC要高出20W到25W左右,那么反推的平均效率也就是24.2%。
那么異質結的組件功率可以達到多少呢?
它的最高效率,144版型最高現在到500W,這都是經過驗證的,210的132版型,它的最高測試效率是715W,產線平均是700W。
異質結的技術路線和效率已經比較清晰了,一個主要的問題,就是它的整個產業鏈匹配。
這其實兩個方面,一個是它的電池效率高了,組件功率是不是能夠高,硅片是不是能夠供應得上,或者硅片能否到比較好的設計,這塊都是相關于產業鏈,就是確保效率,高效率能轉換成組件的高功率。
第二個也很重要,就是降本。其實,這些現在產業鏈配套,有很多技術都是用來降本的,比如在硅片方面的降本,在電池方面降本和組件方面的提效降本。
這其中的細節我就不講了,因為在很多場合都講了。電池電極技術降本是一大門類,因為異質結銀漿這塊還是比較貴的,所以在整個電池降本方面,還有很多:
因為異質結是使用低溫燒結的,不到200度,所以它是可以用銀包銅的,而PERC和Topcon都是高溫燒結,就不能用銀包銅,所以這是異質結的一大優勢。
銀包銅其實已經開發出來了,現在華晟已經在大批量地使用。它這里頭還要解決的問題,就是銀包銅的漿料已經基本國產化了,但是銀包銅粉現在還比較貴。那么銀包銅粉也要國產化,這樣才能真正實現銀包銅的降本。
另外一個是電鍍銅,這個都是在開發過程中。還有一些新型技術,比如噴墨打印、激光轉印、化學鍍銅等等;另外,0BB把主柵完全取代,不用銀漿了,這樣的話,它降低的量就比較大。
那么銀耗這塊降本,基本上是在沿著這個路線在不斷地下降,從2019年開始,就不斷地往下降,降到現在是166的單片上已經達到125了。
后續銀包銅可以再進一步使它的整個銀耗下降,單片銀耗降低以后,單W銀耗也就下降了。而且,如果效率高,整個單W銀耗就會更進一步下降。
這塊現在已經有國內多家公司開發,包括使用低溫的合金,讓它涂附在銅絲的外部,可以使它在溫度150度左右,就能夠很好地熔化,然后接觸上,但是它的拉力還不太行,所以就選擇了一些涂的膠,給它粘結在一塊,所以這是它的兩個技術的關鍵。
在硅片端,因為硅材料在電池的成本,在比較最貴的時候,一度占到了70%,在稍微便宜點,也要占到硅片成本的50%,所以任何降低硅片使用量的措施,不論在硅料貴還是便宜的時候,它都是一個最大的降本措施。
異質結現在已經用到了130微米,進一步可以到120,今年華晟的目標是降到120,它可以在100微米的厚度范圍內,電池效率能夠保持,所以這種技術本身,是比較適合用薄硅片。
但是使用薄硅片,不僅是它的效率不下降,還需要在設備端有各種改進,讓它完好率等也不下降才行。
還有一些,就是邊皮切割。因為異質結是先切半棒,然后直接切出半片,這點與PERC和Topcon不一樣。
它們都是先做電池,然后把電池做好以后切一半,異質結先做成一半的硅片,再做電池,這就使得對于這種邊皮,就是原來切下來外邊小弧度邊皮一部分可以用,能多切出來一些硅片。
這一塊的硅片成本,一般要下降15%,比正常硅片要低15%,這其實是一個很大的節省。
最后我們談一個問題,就是異質結產業化道路的節點。
其實,一個創新技術,它面臨兩個問題:一、它的效率在不斷爬升;二、它的成本不斷下降。但是,效率爬升最終也會達到飽和狀態,不再上升了,成本下降也會降到一個飽和狀態。
Topcon,去年擴產了大概五六十個GW,今年,據說宣布的有400多個GW的擴產計劃。作為一個不斷做技術的,其實我就得出一個結論,Topcon的技術已經到頂了,為什么呢?
從現在異質結創新的整個業態的過程,和Topcon的創新業態過程,據我的觀察,就是現在Topcon在效率的提升和成本的下降的方面,已經達到了一個比較穩定期,也就是它可能效率不再提升,成本也不太會再下降,這時產能才有大量的釋放。
那么異質結呢,其實現在量并不大,這個方面呢,有很多投資人比較焦慮,怎么這么慢。其實,這也說明了一個技術還在不斷地在創新和爬升,成本還有不斷的下降空間,所以這個投資點,其實不是一個大規模釋放的投資點。
這塊有三個星,一個是黑星,一個是藍星,一個是紅星。那么黑星呢,就是冒險度比較大的一個時期,也就是在2021年和2022年的階段,因為這個時候,它技術的上升空間還比較大,成本的下降空間也比較大。
這個時候,其實是一些比較探險或是外來的企業比較多,因為在這個時候它要擠進光伏圈,要換賽道的時候,它得先進來,因為畢竟比較弱小,他得先進來才有空間,才有余地來擠進這個賽道上跑起來。
所以它的主體設備不會變了,但是,還有電極等方面改進,其實這個時候,都是在主體技術不變的情況下,把絲印撤換成電鍍,或是換成新靶材。
這個時候,在主體的設備方面不太會變化了,結構方面也不太會變化了,然后成本又進一步下降,所以這個時候,我覺得一些中等規模企業,或是PERC包袱比較輕的企業和外來的投資人,會比較大量地進入這個賽道。
那么等到2024年或者以后,這個時候它技術徹底成熟了,就是效率基本不太會爬了,成本也基本降到一個飽和點了,也就是說,沒有再多新的技術,比較保險了,這個時候,會有大量的中國企業會擠入這個賽道。
異質結整個的技術的發展,或者產業化的發展進程,大概是這樣的結果。
(以下為華泰研究員提問或代投資者提問,王老師回答的內容記錄)
其實,TCO無銦的話,在設備上沒有任何變化,只是把靶材改一下。現在有些材料商、靶材商都在做塊工作。華晟也在試用一些靶材商提供的無銦靶材。
只要材料一解決,不管1.0、2.0、3.0,我們把這往上一放,直接就可以做,所以這個倒沒有太大的技術上的難度,只是說材料上的難度比較大。
其實,電鍍銅的細柵的導電性會非常好,比現在PERC和Topcon都好,因為它什么東西都沒有了。
現在異質結的低溫銀漿里有固化樹脂,那高溫銀漿里還有玻璃料,也是不導電的,所以它也是有一定的電阻,比純銀的電阻還是要大。
其實,純銅電阻就跟純銀電阻是很接近了,它的電阻是非常小的,就好于現在所有的漿料,所以在那個時候,就可以直接用非常細的電鍍的東西。
電鍍銅完全是全新的一種理念設計。
從PERC反推過來的話,一般來講,雙面雙玻組件CTM應該是99%,如果單玻組件設置是100%,這是成為大家共識的東西。
也就是說,做組件不能讓它CTM太低,一旦太低,人就說你測的虛。所以組件企業如果買硅片的話,它是不接受CTM很小這樣的結果。
182這種組件,因為越大硅片電流越大的話,CTM是允許它低的,因為它必然得低,電流大的話它有內耗。
那么在182這種尺寸,其實我認為,還是CTM在99%是比較理想、比較合適的一個評估方法。
也就是說,不管是效率測得高也好,低也好,你的CTM在這個尺寸下,功率反推的話,應該達到99%;如果低于99%的話,那就只能說明你測試電池的效率虛,基本是這么一個結論。
現在從這個角度來看,如果異質結能達到600W的話,按99%的CTM反推的話,應該是25.5%。或者達到100%反推的話,那應該是25.3%左右。一般應該是這樣的一個水平。
當然在爬完坡以后,在9月份或再晚一點,爬完坡達到比較穩定的量產以后,這些降本的新技術就會導入了。
這個也反映了什么呢?Topcon它是一個漸進性的變化,也就是說,它是在現有的基礎上做所謂的改革,它不是一個純創新。
這種改革,就是可以在利用現有傳統的設備和原材料等產業鏈引進,把這個水分擠得很干了,就是設備端沒什么高利潤區了,因為它設備降到底了,原材料配套其實也非常完善。
然后,它其實當時唯一的點,就是它效率有沒有見頂,會不會還有新的技術。
這么說吧,假如今年Topcon的400GW一下上去,然后明天出來雙面的微晶、雙面的Topcon,如果雙面Topcon以后,比如效率明顯提升,那么就會出現什么呢?
當然,這個時候幾種降本的技術導入,比如說0BB也導入得比較平順,而且大量地上來,這個其實就確立了異質結的一個基本的優勢。
這里頭還有一個問題,2024年是不是會上幾百GW,我覺得還有一個因素也是需要考慮的,就是Topcon的效率會不會追上來。
因為Topcon已經上這么大量了,假如它的效率能接近,也就是說,現在異質結和Topcon的效率拉開了大概一個百分點,這個是太有優勢了,但是如果Topcon的效率追上來了一點,那我覺得,這個確實可能還是個問號,為什么畫個問號呢?
就是它不僅決定于異質結電池技術本身的一個進步,還決定于Topcon技術是否能夠比較快速地跟進。
有一個問題,就是如果石英砂少了,現在是硅料降價,硅料這塊它等著有好多米,它沒鍋,下不了鍋,所以等于說拉片成了瓶頸了;如果拉片成為瓶頸,回爐料增加的話,它就會使得干鍋的利用率下降。
今年我認為,如果石英砂持續緊張的話,它的邊皮料和高氧回爐料是會變得更便宜,因為不希望有太多的東西回爐。
所以這塊它的差價會拉大,這個時候,對于能夠使用等外品的這種技術,就變得更加有優勢。這就是異質結在硅片這塊的一些優勢。
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