光伏技術路線之爭向來是熱門話題。近期,隆基突然表態(tài)站隊BC電池,又引起行業(yè)內(nèi)對技術路線的新一波討論。
隆基宣布將全面押注BC電池。隆基綠能認為,BC電池會逐步取代TOPCon成為行業(yè)主流。但同行業(yè)公司也表達了對TOPCon路線的看好。晶科能源表示,堅定看好TOPCon是未來3—5年的技術主流。天合光能表示,目前主要聚焦TOPCon,這是公司“綜合考慮下最具性價比的技術路線”。
光伏電池技術路線短期內(nèi)難有定論,市場會最終給出答案。目前不可爭辯的事實是,作為N型技術的代表,今年TOPCon已強勢崛起,至少60家企業(yè)在進行TOPCon的產(chǎn)能布局。經(jīng)不完全統(tǒng)計,N型相關落地、建設、規(guī)劃總產(chǎn)能達到1000GW。
從產(chǎn)能與出貨方面,TOPCon正在逐步取代PERC,成為光伏市場主導產(chǎn)品。一場新的競賽,正在龍頭企業(yè)間發(fā)生。
崛起
TOPCon,即Tunnel Oxide Passivated Contact,全名為隧穿氧化層鈍化接觸電池,2013年第28屆歐洲PVSEC光伏大會上,德國Fraunhofer太陽能研究所首次提出了TOPCon電池的結構概念。
2015年,F(xiàn)raunhofer首次將TOPCon單晶電池效率提升超過25%,達到至25.1%,2017年,德國Frauhofer研究所在4cm2硅片上將TOPCon電池效率提升到了25.8%,表現(xiàn)出這種電池的效率潛力。
次年,TOPCon技術很快在中國大規(guī)模研發(fā)和應用。晶科能源在2018年制備的TOPCon電池最高效率達到了24.19%;2019年,行業(yè)殺出一家TOPCon“黑馬”企業(yè)——一道新能,率先建成了國內(nèi)首條年產(chǎn)1.2GW高效TOPCon電池生產(chǎn)線。
發(fā)展到2022年,TOPCon技術進入“元年”,市場占比快速提升。根據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會(CPIA)的統(tǒng)計,2022年,N型電池的市場占比已提至9.1%,其中TOPCon電池市場占比8.3%。
而今年,TOPCon全面爆發(fā)。據(jù)PV Infolink預估,2023年底TOPCon名義產(chǎn)能將有望超過600GW,組件出貨有望達到約120GW上下的水平,TOPCon組件產(chǎn)品在2023年的市占比將在25-30%左右,2024年有望成長至60%左右。
轉(zhuǎn)換效率方面,TOPCon也屢創(chuàng)新高。日前,一道新能發(fā)布的TOPCon4.0大面積電池的效率達到26.33%,是目前大面積TOPCOn電池的世界紀錄。
TOPCon強勢崛起,原因可歸結為三點:
一是TOPCon擁有顯著的技術優(yōu)勢,推動其效率的提升和成本的下降。
目前P型PERC電池效率平均在23.5%左右,而頭部企業(yè)TOPCon電池量產(chǎn)平均效率達到了25.5%以上。一道新能CTO宋登元對媒體介紹稱,在各種環(huán)境下應用的實證數(shù)據(jù)表明,TOPCon比PERC發(fā)電量高5%-7%左右。
成本方面,華泰證券日前發(fā)布的研報顯示,當前領先的TOPCon電池廠可將和PERC之間的成本差異控制在0.03元/W以內(nèi)。
相對于其他N型技術來說,TOPCon更是足具成本優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)人士表示,從投資成本來看,TOPCon單GW設備投資額約1.8億元以下,HJT在3.5億元至4.5億元;另外,在PERC產(chǎn)線上新增LPCVD/PECVD設備、鍍膜設備等即可升級改造至TOPCon產(chǎn)線,單GW改造成本在0.8億元,對于傳統(tǒng)廠商具備更高經(jīng)濟效益。
二是資本強勢布局,利好TOPCon。
資本大量涌入,曾令業(yè)界產(chǎn)生“產(chǎn)能過剩”的擔憂。但也有多位業(yè)內(nèi)人士表示,更多資本的涌入是市場化競爭的正?,F(xiàn)象,將推動技術創(chuàng)新和成本的繼續(xù)下降。
較為顯著的一個例子,是對TOPCon研發(fā)的投入。以一道新能為例,其研發(fā)及專業(yè)技術人員占員工總數(shù)20%,每年的研發(fā)投入都占銷售收入的5%左右,目前擁有各類專利超過210余項。正是由于對研發(fā)的大量、持續(xù)投入,一道新能才得以數(shù)次刷新其TOPCon產(chǎn)品的效率,將26.33%的數(shù)字寫到了世界紀錄的刻度表上。
三是TOPCon的產(chǎn)業(yè)鏈配套更為完備。
一項技術產(chǎn)業(yè)化的前提,是需要形成完善的產(chǎn)業(yè)生態(tài)。業(yè)界普遍認為,在N型技術中,TOPCon的產(chǎn)業(yè)鏈成熟度更高。尤其是近兩年,從硅片到電池、組件,從銀漿到設備、膠膜,TOPCon的上下游配套逐漸完備,各環(huán)節(jié)均有成熟的供應體系,因此才推動了TOPCon技術成本的快速下降。
宋登元也曾表示,“正是由于全產(chǎn)業(yè)鏈的共同努力,(TOPCon)產(chǎn)品的效率每年才能以0.3%-0.5%的幅度保持不斷進步。”
隱憂
明年開始,將有大量新增TOPCon產(chǎn)能進入市場,優(yōu)勢N型產(chǎn)能替代P型的步伐會加快,但TOPCon能否在未來幾年內(nèi)一錘定局,也仍存在隱憂。
首先是組件功率虛高問題。
不同類型的組件產(chǎn)品,其功率測試所采用的“標準”互不相同。PERC技術及產(chǎn)品的市場應用已經(jīng)有足夠長時間,標準較為統(tǒng)一,不同機構測試的偏差較小。但N型產(chǎn)品,尤其是TOPCon,興起時間較短,尚未形成統(tǒng)一標準。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹,測試誤差、制造工藝的不穩(wěn)定性、原材料的差異,以及不良品篩選等因素,都會導致產(chǎn)品功率的“虛高”;也不排除在激烈的市場競爭下,有組件企業(yè)為吸引客戶購買,而故意“虛標”功率。
根據(jù)中國計量院近期的調(diào)研數(shù)據(jù),不同的第三方機構對同一塊組件測出的功率數(shù)值與該組件的實際功率差異幅度不盡相同——在部分產(chǎn)品上,測出的功率數(shù)值會比實際功率高出近14W。也就是說,產(chǎn)品的購買者要為這14W不存在的功率買單。
其次,PECVD與LPCVD工藝路線之爭未有結果。
新的TOPCon對生產(chǎn)制備環(huán)節(jié)提出了新的工藝要求,大多數(shù)工藝上的調(diào)整可以在原有的PREC基礎上稍作升級就可以達到,但薄膜沉積工藝,是TOPCon電池技術的核心,在工藝路線選擇上,要尤其慎重。
目前薄膜沉積工藝的主流工藝路線,分為低壓氣相沉積(LPCVD)和等離子增強氣相沉積(PECVD)。
LPCVD路線,成熟度相對較高,成膜效果好,電池效率高,但是需要每3-6個月更換石英管和石英舟,石英的緊缺,無疑會影響產(chǎn)品產(chǎn)量。而PECVD可原位摻雜、工藝精簡,但存在成膜質(zhì)量較差、生產(chǎn)良率較低等問題。
目前,LPCVD代表企業(yè)為晶科能源、一道新能和鈞達股份等;而PECVD主要廠商包括通威股份、天合光能等。
據(jù)上海交通大學太陽能研究所所長沈文忠介紹,工藝路線的選擇將決定企業(yè)的生命力,但到目前為止,PECVD和LPCVD的選擇還沒有非常的明朗。主流、大型的企業(yè)都選擇LPCVD路線,初創(chuàng)企業(yè)和新進入企業(yè)大部分選擇PECVD路線。兩種路線的選擇未來肯定會分出一定的勝負。
再次,業(yè)內(nèi)對TOPCon產(chǎn)能過剩仍存擔憂。
協(xié)鑫集成執(zhí)行總裁蔣衛(wèi)朋曾對媒體表示,雖然TOPCon擴產(chǎn)兇猛,但實際落地產(chǎn)能有限,不一定會達到預期。特別是對跨界企業(yè)來講,新技術新產(chǎn)能的投入還是需要有不錯的執(zhí)行團隊才能實施。
隆基綠能管理層日前的表述更為悲觀。他們認為,TOPCon“明年上半年預計將有400GW-500GW產(chǎn)能投向市場,很快進入相對過剩的狀態(tài)”。疊加“投資收益達不到預期”,TOPCon可能出現(xiàn)“未賺錢就過剩的苗頭”。
上述這些完全不一樣的看法,顯示著行業(yè)內(nèi)部的分歧。一個不爭的事實是,最近一兩年行業(yè)企業(yè)擴產(chǎn)的規(guī)模非常驚人,所謂的產(chǎn)能過剩隱憂,不單單是TOPCon,而是整個行業(yè)的。當整個行業(yè)都產(chǎn)能過剩,先進、高效的產(chǎn)品反而更顯出優(yōu)勢。多位行業(yè)權威人士認為,光伏發(fā)展行業(yè)過剩的永遠是落后產(chǎn)能,先進產(chǎn)能總是供不應求。
另外,隨著HJT、XBC等技術路線進一步實現(xiàn)降本,TOPCon如何在成本方面保持領先,已成為產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)都在面臨的挑戰(zhàn)。上海交通大學太陽能研究所所長、上海市太陽能學會名譽理事長沈文忠教授認為,無論是在拉晶、切片,還是在電池、組件環(huán)節(jié),都正在做大量的努力,克服TOPCon成長過程中的問題。但希望行業(yè)能夠持續(xù)靜下心來,能保質(zhì)保量地發(fā)展TOPCon技術。
未來
TOPCon的生命周期到底有多長?
據(jù)沈文忠判斷,TOPCon至少在8—10年內(nèi)會作為光伏產(chǎn)業(yè)鏈的主流產(chǎn)品。“我們不可能再從N型轉(zhuǎn)到P型,這是物理學的原理決定的,未來肯定是N型技術的天下”。而TOPCon在不斷完善自身,“未來可能將發(fā)展到和異質(zhì)結非常相近的一些路線”。
宋登元也認為,TOPCon和異質(zhì)結屬于同源技術,“是相互推動、共同進步的關系”,而未來幾年,各技術將“百花齊放”,但TOPCon一定是主流。
但另一個問題隨之出現(xiàn),TOPCon時代,各企業(yè)中,誰將成為引領者?
華泰證券日前分析認為,在這一輪產(chǎn)業(yè)技術迭代周期中,率先實現(xiàn)技術研發(fā)與量產(chǎn)的領先電池組件廠商,有望充分享受新技術帶來的超額收益。
在TOPCon“研發(fā)和量產(chǎn)”上均領先的廠商,不在少數(shù),其中晶科、晶澳、天合等都是深耕光伏產(chǎn)業(yè)多年的龍頭企業(yè)。相較之下,2018年才成立的一道新能特別值得注意,“黑馬”的潛力往往都非常驚人。
一道新能從成立之初就堅定地選擇了TOPCon技術路線,可以說是帶著TOPCon基因加入行業(yè)的。一道也屢屢刷新TOPCon電池的轉(zhuǎn)換效率記錄,今年5月,一道新能TOPCon 3.0 Plus電池效率突破26.24%,創(chuàng)造730mV開路電壓的世界紀錄。4個月后,一道新能自主研發(fā)的TOPCon 4.0核心技術的電池效率再創(chuàng)新高,大面積電池(面積為333.4cm²)的效率突破26.33%,再度刷新了5月的效率記錄,再創(chuàng)大面積TOPCon電池效率的世界紀錄。
迄今為止,一道新能的N型雙面TOPCon 3.0plus已進入大規(guī)模量產(chǎn)階段。產(chǎn)能方面,2021年一道新能的產(chǎn)能還只是3.2GW,到2022年飆升至9GW。今年預計電池和組件產(chǎn)能都將達到30GW。
對于TOPCon技術能力如何進一步提升,一道新能也有明確規(guī)劃。宋登元日前在“N型TOPCon技術和供應鏈論壇”上表示,TOPCon的平均效率在26%是一個節(jié)點。“超過26%后,電池結構就要變化。之后27%是下一個節(jié)點,超過27%之后,技術上可以將效率繼續(xù)提升,但是成本較高,不適合工業(yè)化生產(chǎn)。”
因此,基于現(xiàn)有TOPcon的規(guī)?;慨a(chǎn),一道新能進一步布局了TBC、CSPC、TSiP、SFOS等核心電池技術。其中,SFOS電池技術是一道新能與新南威爾士大學光伏研究中心聯(lián)合研發(fā)的超高效電池技術,其理論最高效率可超40%。
光伏的能源屬性決定其成本優(yōu)先是王道。一道新能在引領TOPCon產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同合作、持續(xù)提效降本方面,也顯示了領軍者的姿態(tài)。
自2022年起,一道新能就開始研發(fā)無主柵技術,實現(xiàn)了銀耗的大幅降低,并且?guī)硪幌盗泻锰?,包括容易薄片化、焊接良率高、設備成本低、提升CTM、提高可靠性。日前,搭載TOPCon3.0 Puls的無主柵技術已融入量產(chǎn),估計不久就會有降本效果顯現(xiàn)。
另外,值得注意的是,無主柵是一個降本的通用技術,它可以用在TOPCon上,也可以用在HJT,甚至用在逐漸淡出市場的PERC上。
正如宋登元所說,“光伏技術是人類的一種財富,它的核心是人類探索高效利用太陽能來發(fā)電,提效降本的很多原理是通用的,因此技術路線的競爭并不是你死我活的,而是相互促進,只有光伏技術的百花齊放,才能促進光伏產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。”
在百花齊放中,光電技術走向更高效率、更低成本的未來,踩準技術主線的企業(yè)將迎風飛翔,成長為新的龍頭。
原標題:1000GW大擴產(chǎn),TOPCon競跑“誰主沉浮”?