不久前召开的2022中国光伏行业年度大会暨(滁州)光伏高质量发展高峰论坛上,“技术创新”再一次成为业界关注焦点,也是争论最激烈的话题之一。
等离子体多晶硅沉积炉、异质结(HJT)电池、隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池、钙钛矿电池、分布式与户用光伏智能设计、废弃光伏组件拆解回收……从多晶硅、电池制造到组件回收,近50项创新技术与产品被收录在首次发布的《年度光伏行业创新成果汇编》,其中19项列入《推荐目录》。据记者统计,关于新型高效N型电池的新技术即有5项,均与HJT、TOPCon两大前沿技术密切相关,占制造端所有创新成果的五分之一。在论坛现场,HJT和TOPCon是被专家、嘉宾和企业代表们提及最多的两个名词。
近期国内光伏业最大规模会场的“风向”,源于今年以来这一行业技术迭代创新领域日益明朗的趋势。11月29日,横店东磁公告称,拟在四川省宜宾市投资年产20吉瓦TOPCon电池项目。11月下旬,爱康科技2吉瓦HJT电池项目全面投产。协鑫集成10月底宣布,将在芜湖市湾沚区分两期投资建设20GW TOPCon光伏电池及配套产业生产基地项目,总投资80亿元,建设周期两年。11月19日,隆基绿能宣布,经国际权威测试机构——德国哈梅林太阳能研究所认证,其自主研发的硅异质结电池光电转换效率达到26.81%,打破了2017年日本制造单结晶硅电池(HBC)所创造的26.7%的效率纪录。今年二季度,晶科能源16吉瓦TOPCon电池生产线已满产。今年3月,持续多年积累之后,天合光能成功自主研发210毫米i-TOPCon电池。今年以来,中来股份、东方日升等各大光伏制造厂商持续增资TOPCon电池项目。
在市场需求和行业竞争的有力推动下,正在“去补贴”的光伏业逐渐走上创新驱动之路。尤其是2019年以来,国内自主研发的新技术百家争鸣,新模式不断涌现,新产品争姿斗妍。与此同时,技术创新的迭代速度也在不断加快,领跑周期在不断缩短,“溢利”空间也在不断缩小。日渐扩张也日益炽热的光伏业竞技场上,什么样的创新技术能够获得更大的附加值、赢得更长久的领跑时间?什么才是衡量创新得失的最重要标准?就此关乎行业“周期律”的关键问题,记者采访了多家龙头企业和知名专家。
HJT与TOPCon:双雄竞逐
HJT与TOPCon,恐怕是当前我国光伏业最具资本吸引力的两大创新技术,用“投资界竞相争夺”来形容绝不为过。
两者之中,HJT电池技术的历史相对较长。日本三洋公司在20世纪90年代初发表了最初的技术成果。经历了世界各国科学家进一步研究之后,目前其技术已基本成熟。最新国产HJT电池可适配今年新推出的大尺寸乃至今后更大尺寸硅片;双面率达90%-95%,远高于常规PERC电池约70%的数据;采用了低温工艺,硅片更易实现薄片化。这一切都有利于降本。此外,HJT电池可与更前沿的钙钛矿电池相叠加。随着设备的不断国产化,当前1吉瓦HJT电池产线建设成本已由最初的15亿元降至4亿元以下。银浆使用量则由原来的350mg/pcs大幅下降到100mg/pcs。权威专家中科院电工所研究员王文静表示,HJT电池所使用的银浆成本占比近60%,是降本的重要方向。
TOPCon电池技术,2013年由德国Fraunhofer太阳能研究所首次提出,迄今还不到10年。主流TOPCon电池采用N型硅片,效率较P型PERC电池提高了1%-1.5%。由于TOPCon电池片可在PERC电池生产线进行改造升级,拉长了原有设备的使用周期,投资成本相对较低。目前全国超300吉瓦的PERC产线中,约一半产能可升级为TOPCon。但按相同功率组件、全生命周期25年发电测算,TOPCon 组件发电量较 PERC 提升 6%以上。
技术的成熟正驱动产业内外资本的加速入局。截至今年10月,国内HJT电池已建产能5.57吉瓦。预计到明年年初,国内累计产能将扩张至20吉瓦以上。今年5月,东方日升首片210尺寸半片超薄异质结电池片顺利下线,平均光电转化效率达25.2%。其浙江宁海5吉瓦HJT电池片项目正在建设中,另一个15吉瓦HJT电池片项目预计明年4月投产。今年9月,国内首现10吉瓦级别的HJT组件订单,安徽华晟新能源与中电建华东院签约,至2025年将采购10吉瓦HJT光伏组件。
迄今,TOPCon是国内在建和投产产能最多的N型电池路线。目前在建60.5吉瓦,规划206吉瓦。预计今年年底TOPCon电池产能有可能达到77.4G吉瓦,明年还将新增产能228.5吉瓦,产地主要集中在苏浙皖。天合光能、晶澳科技、晶科能源等龙头厂商均正在大规模扩产,聆达股份、沐邦高科、皇氏集团等业外新势力也纷纷入局。
不仅是HJT和TOPCon电池,随着以PERC技术为代表的P型电池效率接近理论极限,N型电池技术迭代已加快,正迎来新的巨大机遇。据权威机构测算,PERC、HJT、TOPCon三种类型电池技术理论极限效率分别为24.5%、28.5%、28.7%(双面)。三种技术中,TOPCon电池量产生产成本已接近PERC电池的生产成本。2021年6月至今,隆基绿能HJT电池研发团队将电池转换效率从25.26%提升到26.81%,加快刷新着太阳能电池行业的世界纪录。今年10月,晶科公告称,其自主研发的N 型TOPCon电池光电转化效率达26.1%,再创新纪录。业内人士告诉记者,无论骨干企业还是新入局者,均已将HJT和TOPCon视作以创新“弯道超车”的最新机遇。
HJT和TOPCon,哪种创新技术路线会在这场竞争中胜出?业内分析人士认为,究其根本在于谁能更好满足市场需求,谁能提供更高性价比的产品。
技术创新必须真正消除行业“痛点”
东方日升新能源HJT总经理杨伯川认为,所有创新技术想要成为市场主流,必须解决行业“痛点”问题,真正带给用户价值。阿特斯阳光副总裁张光春表示,光伏技术创新的优劣,最终还是要看其发电成本。资本可以引导创新,但不能主导创新。晶科能源副总经理钱晶认为,市场适度的供过于求反而能够激励创新。天合光能董事长高纪凡坦言,行业需要开放和创新,但必须总结过往经验,不要头脑发热,更不能一味跟随资本市场短期炒作。
作为以技术立身的战略性新兴产业,我国光伏业当前的最大“痛点”究竟何在?专家普遍认为,提升转换效率、降低发电成本一直是光伏发展的永恒主题,也伴随着较大的难度,哪怕是0.01%的突破都充满挑战。实验室的转换效率并不一定等同于量产效率,电池片的转换效率也不一定等同于组件的转换效率。迄今为止,光伏全产业链的技术迭代无不围绕着降本增效发力。
虽然HJT的生产工序比较简单,但HJT的设备无法在现有主流的PERC电池生产线上直接上改造,每吉瓦的成本4亿-4.5亿元,较TOPCon每吉瓦2亿-2.5亿元的设备投资成本要高出近一倍。由于进口设备的成本较高,目前主要依赖设备国产化来降低成本。另一大制约HJT成本的因素是银浆消耗量。HJT电池使用的低温银浆生产工艺难度较大,且需冷链运输,其成本占了电池总成本的24%,是除了硅片外最大的成本项。其降本方式有薄片化、银包铜、210半片等。业内人士预计,明年起将全面应用银包铜浆料结合0BB技术,单片银耗量将从原来的350mg降低至70mg。据安徽华晟新能源的实证数据,今年1月与7月相比,量产HJT电池片的银浆耗量已迅速降低了49%。专家认为,明年HJT电池成本有望与目前主流的PERC电池持平,与TOPCon电池缩小差距。2022中国光伏行业年度大会上,华晟新能源董事长徐晓华表示,预计今年累计出货量将超1吉瓦,居全球第一,明年出货量超4吉瓦。该公司的目标是,2023年HJT电池单瓦成本与PERC电池打平。据徐晓华介绍,在硅料端,如今国内HJT电池厂商已可全部使用国产料;在硅片端,薄片化成为主流,厚度已由原来的150μm降至130μm,还有继续降至120μm以下的趋势。他告诉记者,当前单面微晶HJT电池平均光电转换效率已达24.93%,预计2023年年初将实现25%-25.2%的量产效率。
TOPCon技术方面,目前其电池成本比PERC电池高约0.06 元/瓦。进一步降本,将主要围绕硅片减薄、银浆耗量、设备折旧、提升效率四方面进行。
部分专家的看法是,当前光伏市场需求仍然旺盛,短期内高效技术会共存。一旦市场供求之间出现波动,行业很可能会首先选择“洗掉”传统的PERC电池。
国际半导体产业协会(SEMI)中国光伏标准技术委员会主席宋登元认为,今年是光伏电池技术迭代年,也是N型电池的元年。从政策层面来看,TOPCon为首的高效晶体硅电池也得到大力支持。《“十四五”能源领域科技创新规划》及《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022-2030年)》中,均提及高效晶体硅电池。今年11月发布的《2022中国光伏技术创新白皮书》中指出,N型晶体硅电池有望成为下一种主流技术,钙钛矿电池等高效光伏电池、叠层电池等则有望带来光伏电池转换效率的下一次跃升。但多位专家也指出,对于新入局者而言,如果不能在电池效率、成本管理上取得突破,产能爬得再快都不能带来预期的巨大收益。
江苏经济报记者 王峻峰
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