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异质结产业的机遇与挑战
索比光伏网 2021/05/11

“十四五”开局之年,国内光伏市场需求旺盛。基于“2030 年碳达峰”、“2060 年碳中和”的大背景,在新能源发展规划目标上调预期之下光伏行业长期成长空间良好,“十四五”期间国内装机高速增长愈发明确。预计 2021年国内装机 50-55GW,其中平价上网项目达到 40GW左右。

随着近几年光伏市场的不断发展,光伏建设成本和发电成本不断下降,平价上网趋势成为业内共识,降本增效成为产业链各环节技术升级的核心驱动力。从PERC、TOPcon、钙钛矿、异质结,在组件技术不断创新的同时,高功率组件成为光伏行业的创新趋势。

中国光伏发展十余年间,经历了产业奠基、硅料国产化、金刚线助力单晶替代多晶等重大革命。而随着PERC技术潜力已被光伏企业开发至接近理论极限,行业开始寻求下一代更高效的电池技术作为产业可持续发展的重点,越来越多企业投身异质结阵营。

HJT量产效率已达25.18%

当前异质结电池量产效率普遍已在24%以上,根据公布的数据显示,前四名中通威异质结电池量产效率达到了25.18%、晋能集团达24.73%、爱康科技24.59%、东方日升24.55%。

据通威介绍,公司的成都异质结生产线目前已经稳定运行近两年,经过持续研发改进,目前通威HJT电池最高转换效率已达到25.18%,采用的是国产设备厂商理想万里晖PECVD设备。

在设备企业的努力之下,国产PECVD设备已经具备了竞争优势。以理想万里晖PECVD设备为例,目前已升级至第三代,设备产能达500MW/年。据该公司透露,理想万里晖生产产业链已从异质结最初的核心PECVD设备延伸至PVD设备、自动化、整线集成及交钥匙服务,量产效率大于24.5%,并累计获得了异质结客户10家,通过验收7家,这代表着我国国产异质结设备逐渐成熟。

HJT技术前瞻

与其他电池技术相比较,HJT核心工艺只有制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO制备、电极制备4个步骤,加之HJT电池天然的对称结构使其具有更高的双面率,并有利于自动化生产,更适合大规模生产。

同时HJT的效率提升潜力高,叠加钙钛矿技术最高效率可达30%以上,自带的低温工艺、N型电池等天然优势更利于实现薄片化,为降低成本带来了更多的可能性。

虽然工艺简单,但异质结的设备却仍然较PERC生产线昂贵,尤其是核心设备PECVD设备,在实现国产化之前,于HJT产线设备投资成本中占比可达50%-60%,因此PECVD国产化与性能进一步提升一直被认为是HJT降本之匙。

从目前统计的扩产计划可以看出,在光伏行业的共同努力下,HJT设备生产迈向成熟与国产化,给了投资企业信心,产能在布局中加速落地,但作为一个彻底革命性的技术,异质结在成为主流的过程中还需要突破设备成本、银浆供应等难题。同时,PERC技术仍有提升空间,光伏行业或将迎来PERC、HJT、TOPCON、IBC、钙钛矿等先进电池技术百花齐放、融合共存的新业态。

异质结产业发展的制约因素

上海交大太阳能研究所所长沈文忠认为,技术成熟度,设备投资成本,重要辅材价格,市场接受程度是目前异质结电池发展的三大挑战。

异质结的下一代技术,叠层电池可以做到30%以上,单层晶体硅理论极限效率29-30%,钙钛矿现在可以做到25.2%,理论极限31%,叠层电池理论极限效率43%空间非常大,市场预期未来可能做到30-35%

沈文忠认为,薄片化是未来的趋势,现在可以做到100μm,现有技术极限是50-80μm,应用柔性化技术可以将来做到30μm,同时,减少掺杂也是未来的趋势之一。

异质结电池技术发展三个重要阶段

试水探索期:2019-2021年。各家光伏企业关注异质结技术,部分电池企业和新进入者投入百兆瓦级的异质结中试线,进行工艺设备、原辅材料的验证,实现小规模量产,预计实际产量市场份额占全球电池组件产量(2019年~130GWp)的1-4%。同时各设备厂家布局异质结电池工艺设备,获得经验并在国产化方面迈出重要一步。

差异化竞争期:2022-2023年。在前期验证的基础上,国产设备逐渐成型并使得整线设备投入降低、原辅材料逐渐形成一定规模使得价格下降、工艺逐步掌握与成熟,这样探索期投入的企业将适当扩大规模量产,预计实际产量市场份额占5-10%,以提供差异化的双面异质结产品参与市场竞争。

成熟与爆发期:2024年及以后。经过前面3-4年的培育,①在设备厂商的协同合作下,设备国产化并使得整线投入大幅下降,可与PERC产线成本相比较(一般认可高20%以内);②辅材(低温银浆、靶材等)国产化并形成规模效应,可使非硅成本较大幅度下降;③市场接受程度提高。

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