1941年,第一塊單晶硅太陽能電池誕生;1950 年代貝爾實驗室推出第一塊可商業(yè)化的6%轉化效率的光伏電池。至今,光伏電池的發(fā)展史已經超過80年,近日,中國光伏企業(yè)再次在歷史上留下了濃墨重彩的一筆。
隆基綠能打破世界紀錄
11月19日,在第十六屆中國新能源國際博覽會暨高峰論壇上,隆基綠能宣布,已收到德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)的最新認證報告,隆基綠能自主研發(fā)的硅異質結電池轉換效率達26.81%。
“世界太陽能之父”馬丁·格林宣布,這是目前全球硅基太陽能電池效率的最高紀錄。也是2017年日本公司創(chuàng)下26.7%的紀錄以來,時隔五年誕生的最新世界紀錄。
隆基綠能中央研究院副院長徐希翔表示,2017年,日本公司Kaneka創(chuàng)造了單結晶硅電池效率紀錄26.7%,是使用異質結+IBC的復合技術所突破的。隆基綠能的新紀錄使用了異質結技術,從24.7%、25.1%的基礎上提高至26.81%。徐希翔稱,隆基也在做異質結+IBC技術,未來效率還將進一步提升。
除了異質結(HJT)電池之外,隆基在PERC、HPBC等技術路徑上也取得了顯著成績。
目前,光伏行業(yè)主流的PERC電池轉換效率的世界紀錄為隆基綠能創(chuàng)造的24.05%,已經十分接近ISFH 24.5%的實驗室效率極限;本月初,隆基綠能還發(fā)布了搭載HPBC技術的光伏組件產品,目前量產效率突破25%,疊加氫鈍化技術的PRO版本,效率達到25.3%,已經超過PERC電池的實驗室效率。
轉換效率:技術迭代的標尺
光伏電池轉換效率,是每一輪光伏技術迭代最關鍵的標尺。
從隆基刷新的紀錄來看,每次提升的絕對數(shù)值并不大,但對于產業(yè)鏈下游的影響格外顯著。在20%轉換效率的基礎之上,效率即使提升1%都并非易事,從2017年到現(xiàn)在,PERC電池效率也只是從20.5%左右上升到現(xiàn)在的23.5%左右。
光伏降本,有硅片薄片化和減少銀漿使用等方法,這屬于減量。更關鍵的途徑還是增量。增量是指電池效率提高后,成本可以自然而然下降。具體來說,提高電池效率可能使加工成本變高,但其降低了所有其它部分的加工成本。
具體來看,在20%的基礎上,轉換效率每提高一個百分點,可為下游電站節(jié)約5%以上的成本,成效巨大。因此,對于更高的轉換效率,哪怕只提高0.01%,也是光伏企業(yè)歷來的“兵家必爭之地”。
隆基綠能創(chuàng)始人、總裁李振國稱,下一代光伏電池技術,無論是TOPCon、HPBC、HJT,包括這些技術的一些融合和雜化,在量產上三年左右會實現(xiàn)26%到27%的量產效率。單結光伏的終極產品,量產要向27%的轉換效率上進行靠攏。同時,未來5-10年內,雙結電池也有開發(fā)空間,有可能達到40%的實驗轉換效率,30%-35%的量產效率。
光伏電池的技術路徑之爭
正如李振國所言,2022年,是N型電池爆發(fā)的元年,TOPCon、HJT、IBC這些下一代光伏電池技術的發(fā)展正如火如荼地進行著。相比傳統(tǒng)的P型電池,這些N型電池具有轉換效率高、雙面率高、溫度系數(shù)低等優(yōu)點,但制造工藝復雜、成本更高,被行業(yè)普遍認為是下一代的電池技術。
如今,市場主流的P型單晶PERC電池仍是光伏發(fā)電行業(yè)當前最具經濟性的技術,但量產效率已逼近其24.5%的理論極限,很難再有大幅提升。有人在做今天的技術,但明天的技術不得不重視起來,而TOPCon、HJT、IBC這些熱門選項中誰又能脫穎而出取代PERC成為主流?
通過上圖對比可以看出,在目前的N型電池賽道里,“TOPCon贏在當下,而HJT贏在未來。”業(yè)內的這句流行語,一定程度上高度概括了當前格局。
短期內TOPCon電池受到追捧的原因是產線可由PERC產線直接改進而來,經濟效益更高。根據(jù)亞化咨詢預計,2023年國內TOPCon電池產能將接近200GW,出貨有望超過100GW。
若從更長期來看,以HJT為代表的顛覆性創(chuàng)新技術,其工藝更加簡單,產業(yè)化降本路徑清晰明確,未來提效空間大,但與PERC產線不互通的高成本令其短期競爭力不足。目前,HJT電池產線大部分仍以小規(guī)模為主,此次隆基刷新世界記錄或許意味著HJT電池有望2-3年內實現(xiàn)量產。根據(jù)Energy Trend預測,HJT電池項目總產能規(guī)劃超過150GW。
而IBC電池是平臺型長期電池技術路線,國內仍難實現(xiàn)大規(guī)模量產。同時,經典IBC效率溢價難以覆蓋成本溢價,與TOPCon和HJT相結合的TBC、HBC路徑則有望吸引產業(yè)轉型。目前,布局IBC電池的國內企業(yè)不在少數(shù),如隆基綠能、愛旭股份、天合光能、中來股份、晶澳科技等,預計今年能看到少量產能落地。
更進一步,光伏技術的未來遠不止“硅”。
當前主流的單結電池上限有限,雙結電池空間更大。展望技術前沿,鈣鈦礦電池、砷化鎵多結薄膜電池的轉換效率較當前量產技術更高,鈣鈦礦-晶硅疊層電池、砷化鎵多結電池的轉換效率超過30%,也是值得關注的技術方向。
參照歷史經驗和行業(yè)發(fā)展規(guī)律,無論是選擇TOPCon、HJT還是其他技術路徑,各路市場主體投資N型電池既是順應技術變革趨勢,更是寄希望于在潛在的行業(yè)座次洗牌中占據(jù)更有利的位置。技術本身沒有對錯之分,最終都會產業(yè)化。
原標題:HJT還是TOPCon,或者IBC?隆基刷新世界紀錄背后的電池技術路線之爭