风口上的异质结:从资本宠儿到光伏游戏规则改变者还有多远
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风口上的异质结:从资本宠儿到光伏游戏规则改变者还有多远
发布日期:2022-09-13 07:45    点击次数:197

  澎湃新闻记者 杨漾

  光伏技术迭代史,是一部长江后浪推前浪、创新-淘汰-升级-再创新不断循环的历史。它既残酷又迷人,每轮技术革命都会重塑原有竞争格局,催生出新的行业龙头。光伏新一轮颠覆性技术变革将发生在电池环节,异质结(HJT)由此站上风口,成为最受追捧的下一代N型电池热门技术路线之一。行业新军、传统巨头纷纷入局,大大加速了异质结的降本提效和产业化进程。

  前有新玩家华晟新能源加速推进10GW产能扩张,后有隆基多次打破异质结电池光电转换效率世界纪录,异质结凭借其技术优势获得多方青睐及海量资本加持。澎湃新闻注意到,Wind异质结电池指数两年内累计涨幅高达230%。以复权后股价计算,该指数成分股之一、异质结设备企业迈为股份(300751.SZ)自上市以来股价大涨超过25倍。该公司8月26日的1小时投资者电话会议,吸引了779位机构投资者参与,火爆程度可见一斑。

  但围绕资本宠儿异质结,也不乏质疑。产业化落地过程中,经济性仍是其最主要瓶颈,银耗高、设备投资高、靶材贵,是异质结大规模量产面临的挑战。在多技术路线竞逐中,异质结时代何时到来?能否成为单结光伏电池的终极技术并开启转换效率超过30%的叠层电池时代?

  澎湃新闻从近日举行的2022 HJT&叠层技术峰会上了解到,追捧和争议声中,异质结技术已来到组件成本打平PERC、制造成本追平“竞品”TOPCon的关键节点。

  群雄逐鹿,异质结是资本噱头还是最优解?

  异质结是一项既新又不新的技术,最早由日本三洋公司在1990年开发成功,并对其进行专利保护。起初受三洋专利保护和薄膜技术的限制,异质结的产业化进程推进缓慢。随着三洋基础专利保护在2011年到期,许多晶体硅电池公司、薄膜电池公司和光伏设备企业进入异质结电池领域。2017年以来,一批国内企业开始启动或规划异质结产线,商业化节点加速到来。

  随着当前光伏行业的主流电池技术P型PERC量产效率达到23%左右的瓶颈区,业内共识是,N型电池是接棒P型电池的下一代电池技术。除异质结外,TOPCon、IBC也是N型电池的热门技术路线。

  多位光伏资深技术专家曾对澎湃新闻分析称,低温度系数、低衰减、高转化效率、工艺简单等,是N型异质结技术最主要的优势。异质结电池的结构决定了可以天然双面发电,工艺流程只有清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、导电膜沉积、丝印固化四个环节,相比8道工序的PERC电池大大简化。在技术延伸上,随着异质结技术的逐渐成熟,未来有望成为一种平台型技术,与钙钛矿结合形成叠层电池。

  尽管生产流程简单,但异质结在每个环节的制造难度较PERC电池大幅提升,对清洁度、精细度、均匀性和连续性的要求非常严格。

  根据中国光伏行业协会(CPIA)统计,2021年PERC电池片市场占比91.2%,N型电池(主要包括异质结电池和TOPCon电池)相对成本较高,量产规模仍较少,合计市场占比不足3%。预计到2025年,以异质结和TOPCon为代表的超高效电池技术占比合计将接近40%,到2030年有望超过75%。

  不同的是,TOPCon生产线可在现有PERC产线基础上进行改造,异质结则与现有设备不兼容,必须“另起炉灶”投资。

  为何近两年N型电池投资异常活跃?不妨复盘上一轮电池技术周期PERC替代铝背场BSF电池的过程。2012年,BSF电池虽还能称王称霸,但已接近强弩之末。随着BSF转换效率遇到天花板及PERC效率提升、成本下降,2015年,PERC电池迎来拐点。2017-2019年,PERC电池进入爆发式产能扩张窗口, 新AI计划APp市场渗透率从2017年的15%快速提升到2019年的65%。

  参照历史经验和行业发展规律,无论是选择异质结还是TOPCon,各路市场主体投资N型电池既是顺应技术变革趋势,更是寄希望于在潜在的行业座次洗牌中占据更有利的位置,拿下最大的那块蛋糕。

  “不同技术路线光电转换效率存在理论上限,但成本的下降空间却超乎想象,光电转换效率每增加1%,度电成本可下降7%。”新能源行业智库SOLARZOOM光储亿家创始人刘昶对澎湃新闻说,回顾光伏技术创新迭代史, 既有令人意想不到的“绝地反击”,也有厚积薄发的“后来者居上”。哪条技术路线会在这场竞争中胜出?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。

  发电性能“尖子生”的性价比之战

  要想超越主流PERC技术,异质结虽然天生是性能“尖子生”,但目前最大的问题还是贵。

  “异质结电池有完美的对称结构,目前在中试、量产线上已经展现出足够的效率优势。在可制造性上,中试线发现异质结的制造良率可以达到99%以上,超过PERC。目前很多企业自主进行的实证实验已经证明了异质结具有更好的发电性能。”阿特斯嘉兴研究院院长蒋方丹认为,异质结的潜力毋庸置疑,但潜力是不是一定能转化为竞争优势或及时转化为优势?他坦言,目前来看异质结在产业化方面确实还面临相当大的挑战,有些“偏科”,距离成为真正的“六边形战士”尚有一段距离(指电池效率、组件效率、可制造性、制造成本、设备CAPEX、发电性能六项指标)。优势还需进一步彰显,劣势还需进一步改善,“异质结技术能不能在2023年、2024年如期开启真正的大规模产业化?需要产业链共同努力。”

  作为异质结电池和组件目前规模最大的实践者,安徽华晟新能源科技有限公司(下称华晟新能源)成立于2020年7月,却是异质结研发和量产上推进最迅猛的行业新军:2021年,华晟500MW电池与组件生产线投产,量产效率达到24.5%,启动2GW扩产。该公司现已拥有异质结电池、组件产能各2.7GW,另有在建产能7.5GW,规划“十四五”期间实现总产能20GW。2022年,华晟新能源的异质结产能和出货全球第一,量产效率目标为25.5%。

  华晟新能源CEO周丹在会上展示了不同阶段异质结产线的运行数据。据其介绍,在实现稳定性基础上,降本方面,华晟正在持续测试硅片减薄与量产投放,并通过降低银浆单耗、提升网版寿命、优化清洗工艺、提升靶材利用率等措施降低非硅成本。该公司规划在今年内实现量产导入银包铜浆料,预计使得单片电池银耗降至100mg,加之应用120μm硅片,推动异质结电池全成本逼近PERC,组件全成本与PERC打平甚至胜出。在异质结/钙钛矿叠层电池研发上,华晟新能源目标在2025年,实现G12异质结钙钛矿晶硅叠层电池效率30%。要实现上述目标,“需要与设备厂商、材料厂商一起尽快促成异质结性价比的提升。”

  异质结设备龙头迈为股份董事长周剑提出OBB无主栅降本构思,把铜电镀路径推到了极致,未来异质结电池成本中最难攻克的“银耗”将实现清零,目前正在争取推动明年上半年一条中试线在客户端的运行。一位迈为股份内部人员对澎湃新闻透露,被行业广泛关注的“异质结组件和TOPCon组件成本打平”在“今年底至明年初在设备、技术、供应链等方面可达成,但具体要看下游客户什么时候可以做出来”。

  接下来两年将成为异质结“痛点”降本的集中攻关期。

  周剑展望说,2024年,异质结电池量产效率将超过26%;硅片厚度低于100μm;浆料用量将低于12mg/w,银含量将接近30%;稀有金属材料铟的用量将低于1mg/w甚至出现完全无铟的异质结电池;异质结钙钛矿叠层电池在全尺寸上效率将突破30%。

  华晟新能源CEO周丹对澎湃新闻表示,华晟异质结在产业化不同阶段面临的挑战各异:1.0时代也即500MW非晶异质结项目上,解决了外界关于新技术稳定运行的疑问,此阶段在制造端已经实现了毛利,但降本增效还需大量研发投入,且制造端毛利空间非常有限,须进一步推进降本举措加以改进;2.0阶段是华晟二期2GW异质结电池与组件项目,导入单面微晶和硅片薄片化,6月26日投产后仍在爬坡。这个过程中各个环节都存在一些工艺难点,比如如何实现经济性的薄片化、工序之间的自动化衔接等。

  设备、银浆“两道坎”,是光伏业内围绕异质结技术的最大争议点。周丹认为,去年大家对于银浆成本还比较质疑,但通过低温银浆降本、多主栅、银包铜等举措多管齐下,银浆已经有了清晰的降本路径。至于异质结设备降本,参照PERC设备降本路径,主要是国产化和单台设备产能增加。第一个因素在异质结技术上实际上不存在,后者异质结单台设备在210尺寸上已经超过600MW。产能能不能进一步提高?目前还要打个问号,这会对生产节拍带来新的考验。

  向左走、向右走?光伏企业各怀心思,阵营分化

  业内认为,新一代电池技术对PERC技术的颠覆,将导致堪比上一轮单晶替代多晶的技术革命和行业洗牌。未来属于异质结还是属于TOPCon?这是近两年光伏行业最热门的话题,与之相关的争议也愈演愈烈。

  澎湃新闻此前曾对此剖析称,路线之争的本质,不是纯粹的技术之争。从实验室数据来看,异质结和TOPCon的理论转换效率均在28%以上。正是由于TOPCon可以由传统PERC升级改造而来,因此当前持有大量PERC产线的厂商最具备“站TOPCon”以延续现有产线寿命的动力,“站异质结”等同于存量资产减值、“革自己的命”。对于新入局者而言,押注异质结,意味着可以在又一轮光伏技术迭代中占据领先身位。对于资本来说,从PERC过渡更平滑的TOPCon不足以撼动当前的产业格局,更加颠覆性的异质结技术具备更大的想象空间和资本增值空间。

  据澎湃新闻观察,相较于异质结赛道的新进入者如云,目前头部企业并没有大规模地扩产异质结产线,较为主流的做法是中试线和实验室研发。

  “用两个字就可以总结头部企业为什么不上异质结——续命。”一位深耕光伏领域多年的企业高管对澎湃新闻说,虽然头部企业没有大规模上马异质结量产线,但都在对该技术进行持续跟踪和技术储备。“对于新进入者来说,没有任何PERC历史包袱,比较容易选择异质结。对于有PERC产能的企业,尤其是头部企业大部分是上市公司,面临上马新技术后如何处置既有固定资产投资的问题。所以从量产角度,我们经常看到头部企业更倾向于选择TOPCon,对异质结则保持持续研发。”

  “是异质结也好,TOPCon也好,包括XBC、钙钛矿等等所有这些提效的技术方案,只要效率和成本的综合性价比能超过今天市场主流的PERC,实际上就有了市场空间。”周丹对澎湃新闻称,技术路线之争的本质实际上是不同技术选择逻辑的差异。“不管哪种技术,不一定是非此即彼。大家先是共存的,先在经济性上取代PERC。不同技术路线有不同应用特性,最终‘不看广告看疗效’。”

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责任编辑:张恒星 SF142



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