HIT問(wèn)世已30年,技術(shù)積累帶來(lái)突破。未來(lái)又將如何發(fā)展?
異質(zhì)結(jié)電池從萌芽走向成熟
HIT萌芽:1989-1990年。日本三洋用非晶硅薄膜代替本征微晶硅層,做出的電池效率達(dá)到14.5%,并命名為HIT。三洋將HIT注冊(cè)為商標(biāo),專利保護(hù)到2015年結(jié)束。
HIT摸索:1991-2015年。海內(nèi)外眾多研究機(jī)構(gòu)對(duì)HIT工藝進(jìn)行優(yōu)化,對(duì)不同的工藝路線進(jìn)行了摸索,少量企業(yè)建立了中試線,研發(fā)效率接近25%。
HIT導(dǎo)入:2016-2019年。2015年三洋專利保護(hù)到期,大量企業(yè)進(jìn)入HIT領(lǐng)域,建設(shè)了十幾條中試線,嘗試將HIT導(dǎo)入商業(yè)化生產(chǎn),量產(chǎn)效率站上23%,研發(fā)站上25%。
中國(guó)HIT產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史
早期摸索:2011-2014年。上澎、賽昂、國(guó)電等企業(yè)引入進(jìn)口設(shè)備進(jìn)行了初步嘗試。
中期嘗試:2015-2018年。中智、漢能、晉能、鈞石等企業(yè)建立中試線進(jìn)行量產(chǎn)嘗試,并摸索設(shè)備工藝和電池工藝,但礙于成本因素并未大規(guī)模量產(chǎn)。
近期突破:2019年。漢能研發(fā)效率達(dá)到25.11%,成為新的世界紀(jì)錄。晉能和鈞石研發(fā)效率接近25%,量產(chǎn)效率站上24%。靶材和銀漿國(guó)產(chǎn)化也取得重大突破,HIT降本路徑越來(lái)越清晰,性價(jià)比不斷提升,布局HIT的企業(yè)從早期7家拓展到當(dāng)前約20家。
異質(zhì)結(jié)電池升級(jí)空間
HIT升級(jí)空間大。晶硅電池的效率極限在30%左右,無(wú)論P(yáng)ERC還是HIT都達(dá)不到這個(gè)效率水平,PERC潛力預(yù)計(jì)在23%,HIT預(yù)計(jì)在26%,因此PERC和HIT都是光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)進(jìn)步歷程中的過(guò)渡形態(tài)。就近幾十年的技術(shù)探索結(jié)果而言,未來(lái)10年行業(yè)比較認(rèn)可的技術(shù)方向是HIT+鈣鈦礦做疊層電池(Tandem)。HIT到疊層只需要增加3道設(shè)備,4層膜,成本增加約0.2元/瓦。HIT可以升級(jí)到疊層,HIT產(chǎn)線和下一代疊層產(chǎn)線可以完全兼容,大幅度降低了HIT產(chǎn)線被顛覆的風(fēng)險(xiǎn)。
2.1 設(shè)備:進(jìn)口設(shè)備做熟工藝,國(guó)產(chǎn)設(shè)備跟進(jìn)降本
HIT主要生產(chǎn)工序有4步,對(duì)應(yīng)4種專業(yè)設(shè)備,依次是清洗制絨機(jī)、PECVD、PVD/RPD、絲網(wǎng)印刷機(jī)。其中壁壘最高的是PECVD,海外梅耶博格和應(yīng)用材料的設(shè)備比較成熟,但價(jià)格比較昂貴;國(guó)內(nèi)鈞石和理想有供貨能力。清洗制絨機(jī)目前日本YAC比較成熟,YAC目前也在推進(jìn)中國(guó)本土制造,國(guó)產(chǎn)捷佳偉創(chuàng)正在積極研發(fā),已經(jīng)有數(shù)臺(tái)機(jī)器出貨。PVD國(guó)內(nèi)宏大和紅太陽(yáng)有出貨,絲網(wǎng)印刷機(jī)邁為等已經(jīng)做的非常成熟。
回顧光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史,往往是頭部企業(yè)引進(jìn)國(guó)外成熟設(shè)備打通工藝,國(guó)內(nèi)設(shè)備廠跟進(jìn)降本。當(dāng)前國(guó)內(nèi)HIT中試線基本以進(jìn)口歐美日設(shè)備為主,但國(guó)內(nèi)設(shè)備廠已經(jīng)在積極研發(fā),攻關(guān)的重點(diǎn)在PECVD設(shè)備,明年很可能會(huì)有大的突破。當(dāng)前1GW進(jìn)口設(shè)備價(jià)格約7-8億元,一旦國(guó)產(chǎn)化,將迅速下降到5億元1GW,技術(shù)再擴(kuò)散,預(yù)計(jì)3億元1GW。
2.2耗材:國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)突破,需求放量將推動(dòng)成本迅速下降
HIT電池的生產(chǎn)工藝有四步,分別對(duì)應(yīng)4大類(lèi)的耗材。
清洗制絨:KOH、HCL、H2O2、HF、添加劑等,主要是大宗化學(xué)品,非常成熟。添加劑目前還是進(jìn)口為主,有企業(yè)在嘗試國(guó)產(chǎn)化,進(jìn)口添加劑成本約8分/片,如果國(guó)產(chǎn)化成功,可以降到2分/片。
PECVD:主要是TMB、B2H6、PH3等氣體,非常成熟,成本占比可以忽略。
PVD/RPD:氬氣、靶材。先導(dǎo)、映日、壹納等國(guó)內(nèi)廠商已經(jīng)突破,價(jià)格大幅低于海外廠商,未來(lái)需求放量,價(jià)格還有下降空間。靶材核心成分是氧化銦,質(zhì)量占比在90%以上,剩余10%是氧化錫、氧化鎢、氧化鈰、氧化鈦等金屬氧化物。目前銦價(jià)格約900-1000元/千克,加工費(fèi)約500-1000元/千克,完全成本在2000元/千克以下,價(jià)格在3000元/千克左右。當(dāng)前靶材成本約5分/瓦,未來(lái)需求放量之后有望降到3分/瓦。
絲網(wǎng)印刷:低溫銀漿。HIT由于是低溫工藝,PERC所用高溫銀漿不能應(yīng)用于HIT電極制作,需要使用低溫銀漿。國(guó)內(nèi)常州聚和、蘇州晶銀等廠商有供應(yīng),REC新加坡HIT工廠已經(jīng)在采購(gòu)上述某廠的低溫銀漿,其品質(zhì)得到海外大廠認(rèn)可,標(biāo)志著低溫銀漿國(guó)產(chǎn)化已經(jīng)取得實(shí)質(zhì)突破。目前銀漿價(jià)格約7000元/千克,需求放量后預(yù)計(jì)向5000元靠攏。
2.3資本:傳統(tǒng)電池廠自我迭代,產(chǎn)業(yè)外資本謀求彎道超車(chē)
傳統(tǒng)電池廠自我迭代。光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線眾多,對(duì)經(jīng)營(yíng)決策提出了很大挑戰(zhàn),如果對(duì)未來(lái)技術(shù)路線判斷錯(cuò)誤,很可能導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)地位的顛覆,光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今這樣的例子已經(jīng)很多。在對(duì)下一代電池技術(shù)路線的判斷上,不同企業(yè)有不同的選擇,目前已經(jīng)公開(kāi)布局HIT的企業(yè)有通威股份、東方日升、愛(ài)康科技、普蘭特、REC,通過(guò)產(chǎn)業(yè)調(diào)研我們了解到還有數(shù)家大廠在積極布局,已經(jīng)在設(shè)備選型階段,但出于各自考慮尚未公開(kāi)。
產(chǎn)業(yè)外資本謀求彎道超車(chē)。HIT技術(shù)的成熟吸引了部分產(chǎn)業(yè)外資本的目光,當(dāng)前國(guó)內(nèi)流動(dòng)性整體充沛,部分傳統(tǒng)行業(yè)企業(yè)通過(guò)供給側(cè)改革積累了大量現(xiàn)金,同時(shí)傳統(tǒng)行業(yè)由于產(chǎn)能過(guò)剩,難以在現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)擴(kuò)大再生產(chǎn),只能謀求新的投資方向。
今年7月山煤國(guó)際公告建設(shè)10GW異質(zhì)結(jié)生產(chǎn)線,正式開(kāi)啟轉(zhuǎn)型之路。除了山煤以外,中國(guó)神華、陜西煤業(yè)、晉能集團(tuán)、同煤集團(tuán)、潞安集團(tuán)、平煤集團(tuán)、中國(guó)建材、國(guó)家電投等大型國(guó)有集團(tuán)都在積極布局光伏產(chǎn)業(yè),只是各自的技術(shù)方向和參與形式不一樣。
除了國(guó)有企業(yè)外,部分實(shí)力雄厚的民營(yíng)集團(tuán)也已經(jīng)行動(dòng)起來(lái),積極布局HIT產(chǎn)業(yè),謀求在HIT時(shí)代彎道超車(chē),成為HIT時(shí)代的頭部企業(yè)。由于沒(méi)有傳統(tǒng)產(chǎn)能的掣肘,一旦技術(shù)方向確認(rèn),國(guó)產(chǎn)設(shè)備突破,其產(chǎn)能擴(kuò)張將會(huì)非常迅速。
資本涌入將加速HIT技術(shù)的成熟。中國(guó)早期從事HIT的企業(yè)主要有漢能(技術(shù)人員被新進(jìn)廠商瓜分)、中智(嗅到風(fēng)口正在復(fù)產(chǎn))、鈞石(定位設(shè)備商)、賽昂(退出,人員流動(dòng)到國(guó)電投等企業(yè))、上澎(停產(chǎn),設(shè)備太老)、晉能(積極研發(fā),醞釀上市)。這些企業(yè)是中國(guó)HIT產(chǎn)業(yè)的先驅(qū),進(jìn)行了大量的工藝摸索和降本嘗試,其技術(shù)人員成為當(dāng)前中國(guó)HIT產(chǎn)業(yè)的中堅(jiān)力量,由于沒(méi)能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,大部分企業(yè)資金狀況較差,制約了技術(shù)研發(fā)進(jìn)展。
當(dāng)前中國(guó)布局HIT的企業(yè)已經(jīng)達(dá)到20家,資本的涌入為HIT設(shè)備和工藝研發(fā)創(chuàng)造了良好的客觀條件,這會(huì)加速HIT工藝的成熟,一旦產(chǎn)能放量,又會(huì)加速耗材的降本和整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈配套的成熟,進(jìn)而加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
2.4市場(chǎng):高端到低端,分布式到電站
HIT電池存在溢價(jià)。HIT具備高效率、低衰減、低溫度系數(shù)、高雙面率的優(yōu)勢(shì),目前23%效率的HIT電池售價(jià)1.6元/瓦,較21.9%效率的同尺寸PERC溢價(jià)0.65元/瓦。
HIT電池優(yōu)異的特性對(duì)不同業(yè)主價(jià)值不一樣。在BOS越高、溫度越高,利用小時(shí)越高,電價(jià)越高的地區(qū),HIT可以有更高溢價(jià),因此HIT目前主要應(yīng)用于歐美日等高BOS成本和中東等熱帶地區(qū)。
高效率:高效率可以攤低組件BOM成本和電站BOS成本,不同地區(qū)存在較大差別,國(guó)內(nèi)1%效率優(yōu)勢(shì)對(duì)應(yīng)約8分/瓦的溢價(jià),在歐美日等高BOS地區(qū),高效率帶來(lái)的溢價(jià)會(huì)更高,這也是HIT目前主要市場(chǎng)在歐美日的原因。
低衰減:按8%折現(xiàn)率計(jì)算,低衰減溢價(jià)=0.37*利用小時(shí)/1000*不含稅電價(jià)*(1-所得稅率)。
低溫度系數(shù):溢價(jià)=10.67*(組件溫度-25)*發(fā)電小時(shí)/1000*溫度系數(shù)差*不含稅電價(jià) *(1-所得稅率),在中東等熱帶地區(qū),溫度和發(fā)電小時(shí)都很高,特別適合HIT。
高雙面率:等效功率多10W,溢價(jià)1-2分,雙面得到客戶認(rèn)可,但定價(jià)還有待規(guī)范。
高端到低端,分布式到電站。HIT的特性決定了其市場(chǎng)將由高端逐步滲透到低端,從分布式滲透到電站。光伏電池由于是ToB的產(chǎn)品,無(wú)法對(duì)客戶進(jìn)行差異化定價(jià),因此市場(chǎng)滲透過(guò)程中,HIT電池的價(jià)格會(huì)逐步降低,當(dāng)前價(jià)格1.6元/瓦,預(yù)計(jì)規(guī)模化生產(chǎn)后價(jià)格將下降到1.2-1.3元/瓦。
HIT未來(lái)發(fā)展預(yù)測(cè)
HIT產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程預(yù)估:
第一階段:2019-2020年。頭部企業(yè)引入進(jìn)口設(shè)備,打通工藝。
第二階段:2020-2021年。國(guó)產(chǎn)設(shè)備突破,將GW設(shè)備投資降到5億以下。
第三階段:2021-2022年。國(guó)產(chǎn)龍頭設(shè)備廠開(kāi)始量產(chǎn)出貨,HIT電池產(chǎn)能年度增量在10GW以上,但國(guó)產(chǎn)設(shè)備技術(shù)逐步擴(kuò)散,其他設(shè)備廠跟進(jìn),設(shè)備產(chǎn)能大幅擴(kuò)張,GW設(shè)備投資降到3億。
第四階段:2022-2024年。HIT產(chǎn)能大幅擴(kuò)張。
2020年大概率是HIT產(chǎn)業(yè)化元年。如果以GW級(jí)大線作為產(chǎn)業(yè)化的標(biāo)志,明年大概率會(huì)是HIT產(chǎn)業(yè)化的元年,山煤國(guó)際大概率會(huì)投出數(shù)個(gè)GW的大線,2020年底全球HIT產(chǎn)能有望超過(guò)8GW,目前約2.8GW。
技術(shù)革新帶來(lái)產(chǎn)業(yè)繁榮,光伏市場(chǎng)規(guī)模有望保持高速增長(zhǎng)。2019年全球光伏裝機(jī)約115GW,2020年預(yù)計(jì)140GW,同比增長(zhǎng)22%。如果保持20%的增速,到2024年光伏市場(chǎng)規(guī)模就將接近300GW。HIT成熟后,不僅可以滲透現(xiàn)有市場(chǎng),還可以享受增量市場(chǎng),預(yù)計(jì)2023年HIT將成為主流路線。
原標(biāo)題:突然爆火的光伏HIT發(fā)展進(jìn)程、路徑及未來(lái)發(fā)展預(yù)測(cè)