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    TOPCon、HJT和IBC,谁才是光伏电池的下一代标准?

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    •   降本增效是光伏产业发展的唯一主线,而其中必然伴随着技术的升级和迭代,电池尤其如此。经过2021年光伏电池的发展,现在行业走到了新的十字路口,N型电池进入产业化扩张阶段。

        长城证券(12.950, 0.10, 0.78%)在最新的2022年光伏投资策略报告中提到,2021年硅料价格大幅上涨导致硅片生产原材料成本大幅提高,下半年硅片厂商盈利水平明显下滑。N型硅片厚度下降潜力显著高于P型硅片,更符合行业对快速降本的诉求,渗透率有望快速提升。

        N型时代

        光伏电池主要分为P型与N型,二者的区别在于原材料硅片和电池制备技术不同。

        P型硅片在硅材料中掺杂硼元素制成,N型硅片在硅材料中掺杂磷元素制成。P 型电池原材料为P型硅片,通过制备技术分类主要包括BSF电池、PERC电池,N型电池原材料为N型硅片,主要包括PERT/PERL、TOPCon、HJT(异质结)、IBC等。

        P型单晶硅电池发展较早,在2015年之前是由铝背场(BSF)电池主导,曾经占据了90%的市场份额。CPIA的数据显示,2020年,PERC电池占比从2019年的65%提升至86.4%。

        转换效率接近理论瓶颈,制约P型电池渗透率继续提升。根据光伏协会产业发展路线报告,N型高效电池2030年转换效率或超过25.5%,比P型电池高出1个百分点以上。根据CPIA预测,2030年,N型电池的市占率或将达到56%左右,前景十分广阔。

        N型光伏电池主要包括TOPCon、HJT和IBC三种技术路线,但目前主要是前两者。

        从生产工艺难度来看,IBC >TOPCon>HJT,HJT电池工艺最简单,核心工艺仅需要4步。而BSF电池需要6道工艺、PERC需要8道工艺、TOPCON需要10多道工艺,HJT是目前光伏电池中工艺流程较短的技术路线。

        转换效率层面,HJT> TOPCon> IBC,目前异质结电池的量产最高效率已经达到 25.05%,TOPCon量产最高效率达24.5%,IBC达到24%。

        从投资成本角度,IBC>HJT> TOPCon,目前PERC+单GW设备投资在2亿元左右, TOPCon投资约2.5亿元左右,HJT投资额在4-4.5亿元左右,IBC设备投资额则在4-5 亿元左右。

        由于TOPCon和PERC工艺相似, 因此在PERC产线上新增非晶硅沉积的 LPCVD/PECVD设备以及镀膜设备,可将PERC 产线升级至TOPCon。目前PERC 设备投资在 1.2-1.5亿元/GW,TOPCon投资约 2-2.5亿元/GW,将PERC改造为 TOPCon 仅需0.8亿元/GW,可大幅降低电池设备投资成本,拥有PERC电池产能的企业投资意愿更强。而HJT是低温工艺,因此需要重新新建产线,投资额在4-4.5亿元/GW。

        目前 TOPCon电池成本低于HJT约0.13元/W,但根据《中国光伏产业发展路线图2020版》的数据,未来HJT的转换效率将始终领先TOPCon。尽管目前HJT的产业化稍稍落后于TOPCon,但放在更长的时间维度内,只要成本能降下来,HJT更有竞争力。

        华晟新能源、钧石能源、山煤国际(8.210, -0.11, -1.32%)、通威股份(44.960, 2.86, 6.79%)、爱康科技(4.700, -0.02, -0.42%)、东方日升(32.470, 1.76, 5.73%)、明阳智能(26.100, 0.83, 3.28%)、金刚玻璃(37.900, -5.05, -11.76%)等企业均已宣布投资新建GW级的HJT相关项目,据公开资料显示,目前市场上规划 HJT电池片技术的产能有近40GW+。

        不遗余力降成本

        HJT的成本劣势主要是光伏银浆占比太高和设备投资大所导致的,而这两大问题正在加快得到解决。

        光伏银浆分为高温银浆和低温银浆两种,主要的区别在于工艺温度,传统的P型电池和N型TOPCon使用高温银浆,HJT只能使用低温银浆。由于低温银浆的壁垒高,格局垄断(日本KE占90%的市场),导致低温银浆的价格远高于高温银浆。

        高温银浆市场已逐步实现进口替代,国产厂商于2017年对高温银浆进行进口替代,到 2020年国产品牌帝科股份(80.000, 2.96, 3.84%)、苏州固锝(13.500, 0.14, 1.05%)、匡宇科技、常州聚合高温银浆市占率约40%+,海外供应商日本KE、杜邦、汉高、贺利氏由于成本劣势,正逐步被国产品牌替代。

        目前低温银浆由于对原料要求高,未来随着国产HJT投资规模的扩大,低温银浆也有望实现进口替代。

        常州聚和、苏州晶银已经实现低温银浆小批量生产,浙江凯盈进入产品测试阶段。目前进口银浆价格约6500-6800元/kg,国内低温银浆价格约为5000-5500元/kg,随着国产化量产,低温银浆价格有望降至5000元/kg以下,与高温银浆平价。

        银粉在低温银浆的总成本中占比超过98%,所以低温银浆降本的关键点在于降低银粉耗用量。HJT可通过银包铜技术,将银耗降至106mg。

        由于银包铜是低温工艺,无法在 TOPCON 电池应用,目前TOPCON电池正在研发电镀铜工艺,由于铜容易氧化,过程涉及湿化学,拉力较难控制,因此电镀铜工艺较难,目前还处于实验室阶段。

        再来看设备端,过去十年中,新的电池技术主要由国外机构提出,国外设备厂商首先开发设备然后引入国内。而从最新的TOPCon、HJT、IBC等高效电池技术产业化情况来看,国产设备供应商在中试环节就开始与电池片企业厂紧密合作,不断创新,成为技术和市场的引领者。

        目前价值量占比最高的PECVD(价值占总设备成本的50%)进口设备的价格约4.8亿/GW,国产设备的价格仅2亿/GW,价格为进口设备一半。

        迈为、理想、钧石、捷佳伟创(114.300, 4.20, 3.81%)积极布局 PECVD设备,目前通威、华晟、阿特斯已采用迈为PECVD设备。迈为股份(642.300, 7.30, 1.15%)利用其自主研发的HJT异质结高效电池量产设备与SunDrive的电镀工艺,在全尺寸单晶HJT电池 上的光电转换效率达到了25.54%,创造了新的世界纪录。

        2017-2018年,HJT设备主要由梅耶博格、YAC、AMAT、日本住友等外资品牌提供,设备成本约10-20亿/GW;2019年迈为、钧石、捷佳伟创等开始进行进口替代,设备成本降至 5-10亿/GW;2020年6月欧洲老牌光伏设备龙头梅耶博格退出 HJT 的竞争国内设备商加码研发,迈为和钧石具备了HJT整线设备供应能力,2020年 HJT设备成本降至5亿/GW左右,随着量产产能的投放,以及设备国产化率的提升,预计2021年HJT设备成本有望降至4亿/GW。

        12月初,迈为股份和REC集团签订了400MW HJT电池整线设备订单。一代光伏技术有一代设备,设备订单的起量是产业化加速最直接、最有效的信号,REC的订单是一个重要标志,HJT的产业化速度正在加速到来。来源:界面新闻

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