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我國光伏行業(yè)高速發(fā)展的背后是企業(yè)不斷的“降本增效”，尤其是近幾年，降價成為國內(nèi)光伏市場的主題。為此，不少光伏企業(yè)把提高光電轉(zhuǎn)換效率作為搶占先機(jī)的“法寶”。在受訪業(yè)內(nèi)人士看來，雖然目前光伏電池轉(zhuǎn)換率臨近天花板，但隨著技術(shù)的不斷迭代，提高轉(zhuǎn)換效率仍將是光伏上下游產(chǎn)業(yè)鏈的主攻方向。
超高功率市場崛起
回顧光伏行業(yè)發(fā)展趨勢，技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動轉(zhuǎn)換效率不斷提升。自中環(huán)股份2019年發(fā)布210mm大尺寸硅片以來，短短一年，超高功率光伏生態(tài)鏈日漸完善，保利協(xié)鑫、愛旭、通威等電池制造商紛紛入場，適配210產(chǎn)品的支架、接線盒等相關(guān)配件均已做好匹配，目前天合光能、東方日升等210組件企業(yè)更可以量產(chǎn)超高功率電池。
“更大硅片、更高功率組件市場頗為樂觀。隨著超高功率產(chǎn)業(yè)化的推動，技術(shù)不斷創(chuàng)新超越，24%+高效電池的大規(guī)模量產(chǎn)將超過預(yù)期，預(yù)計明年超高功率電池將迎來爆發(fā)期。”天合光能中國區(qū)組件銷售創(chuàng)團(tuán)總裁曾義判斷。
據(jù)悉，截至目前天合光能今年已5次擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計到2021年底，電池產(chǎn)能將達(dá)26GW，超高功率組件超50GW。經(jīng)過不斷的技術(shù)與工藝的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化落地，PERC電池量產(chǎn)平均效率已達(dá)到23.20%以上，并通過自主研發(fā)的PERC+項目技術(shù)的導(dǎo)入，電池的平均量產(chǎn)效率還將持續(xù)提升，預(yù)計到今年底可突破量產(chǎn)平均效率23.50%。
東方日升新能源股份有限公司副總裁黃強(qiáng)接受記者采訪時也表示，光伏超高功率市場前景光明。東方日升通過“210+異質(zhì)結(jié)”，引領(lǐng)了行業(yè)在組件高功率和電池高效率上的進(jìn)展。作為首批實現(xiàn)158.75mm 9BB異質(zhì)結(jié)電池量產(chǎn)的廠家，最高量產(chǎn)效率高達(dá)24.2%，成為業(yè)內(nèi)首批實現(xiàn)9BB異質(zhì)結(jié)半片低溫焊接封裝工藝的供應(yīng)商。2020年6月，首個重大客戶35MW訂單順利并網(wǎng)發(fā)電。
PERC電池轉(zhuǎn)換效率接近天花板
在受訪的業(yè)內(nèi)人士看來，P型單晶PERC電池產(chǎn)品是現(xiàn)階段市場的主流，其量產(chǎn)效率已經(jīng)超過23%，正在向24%進(jìn)發(fā)。“我們認(rèn)為，P型PERC電池效率在未來兩三年內(nèi)還有提升空間，也是目前量產(chǎn)化性價比最高的技術(shù)。”隆基股份品牌總經(jīng)理王英歌對記者表示。
東方日升全球市場總監(jiān)莊英宏接受記者采訪時稱，目前，公司單晶電池片的轉(zhuǎn)換效率突破23.5%，類單晶電池片的轉(zhuǎn)換效率突破23%，硅片N型單晶電池片的轉(zhuǎn)換效率突破24.2%，單晶組件轉(zhuǎn)換效率突破21.4%，半片異質(zhì)結(jié)組件轉(zhuǎn)換效率突破21.9%。
集邦咨詢旗下新能源研究機(jī)構(gòu)EnergyTrend分析認(rèn)為，2020年全球光伏市場P型PERC電池產(chǎn)能達(dá)到199.7GW，約占電池片環(huán)節(jié)產(chǎn)能78%。其中，市場上銷售的單晶PERC電池片轉(zhuǎn)化效率集中在21.8%-23%，2020年新建成的產(chǎn)線效率普遍在22.5%以上，實驗室單晶PERC效率在24%左右，可見PERC電池量產(chǎn)效率已接近實驗室效率，該技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入成熟階段。
記者采訪了解到，由于TOPCon技術(shù)與主流PERC電池產(chǎn)線大部分工藝兼容，目前該技術(shù)在投資成本、配套設(shè)備成熟度上更有優(yōu)勢。TOPCon電池實驗室研發(fā)效率可達(dá)24.8%，量產(chǎn)效率能夠達(dá)到23.2%-23.8%。包括LG、REC、中來、天合、林洋、阿特斯、晶科、國電投等多家企業(yè)均擁有TOPCon電池技術(shù)儲備，并實現(xiàn)了較高的研發(fā)或量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率，預(yù)計2020年TOPCon電池片產(chǎn)能達(dá)到5.4GW。
盈亞證券研究認(rèn)為，電池是光伏產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)發(fā)展最快的環(huán)節(jié)，目前PERC轉(zhuǎn)換效率已接近天花板，行業(yè)正探索并布局新的技術(shù)。PERC+、TOPCON、HJT等多種新興技術(shù)有望推動產(chǎn)業(yè)持續(xù)進(jìn)步，并推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪的降本增效浪潮。
“從短期看，TOPCon成本優(yōu)勢較強(qiáng)，與現(xiàn)有PERC產(chǎn)線兼容性高，但從中長期看，HJT量產(chǎn)潛力更大。”EnergyTrend分析表示，目前各企業(yè)中長期規(guī)劃均以HJT+IBC(HBC)、TOPCon+IBC(TBC)等技術(shù)疊加方式進(jìn)行電池片研發(fā)。
晉能科技總經(jīng)理楊立友對記者表示，看好異質(zhì)結(jié)技術(shù)在提高轉(zhuǎn)換效率上的前景。該技術(shù)具有工藝流程少、轉(zhuǎn)換效率高、超低衰減、超低溫度系數(shù)、高雙面率、弱光響應(yīng)性能優(yōu)異等優(yōu)勢。公司在探索異質(zhì)結(jié)技術(shù)量產(chǎn)與降本的同時，還在探索異質(zhì)結(jié)技術(shù)與鈣鈦礦等前沿技術(shù)結(jié)合，以期待不斷的提高轉(zhuǎn)換效率、降低光伏發(fā)電度電成本。
技術(shù)迭代謀求效率突破
縱觀近幾年光伏電池發(fā)展趨勢，其發(fā)電成本持續(xù)下降，電池轉(zhuǎn)換率快速提升。數(shù)據(jù)顯示，2007年至2020年上半年，組件成本下降24倍，系統(tǒng)成本下降15倍。而在光伏電池效率方面，多晶、單晶PERC、TOPCon、IBC、異質(zhì)結(jié)等技術(shù)路線效率不斷打破紀(jì)錄。僅天合光能一家公司的高效P型單晶PERC太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率就累計15次打破電池和組件效率世界紀(jì)錄。
今年，基于硅片大尺寸化趨勢，從光伏產(chǎn)業(yè)鏈主流組件企業(yè)的量產(chǎn)水平來看，切片、多主柵、焊帶改進(jìn)、高密度封裝等技術(shù)從組件環(huán)節(jié)優(yōu)化光伏效率，主流企業(yè)在建的大尺寸組件產(chǎn)線基本都采用了多種組件技術(shù)疊加，將組件效率推升至20%以上，功率可達(dá)600W。
記者采訪了解到，目前PERC電池技術(shù)量產(chǎn)效率提升主要搭配各環(huán)節(jié)先進(jìn)工藝升級為“PERC+”,其工藝電池升級路線主要包括PERC+SE、PERC+MWT、雙面PERC、SiNx優(yōu)化等。天合、晶澳、正泰等主流企業(yè)PERC電池量產(chǎn)平均效率在22.8%以上，從電池片生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)預(yù)期來看，“PERC+”電池轉(zhuǎn)化效率有望進(jìn)一步達(dá)到24.5%左右。
在王英歌看來，光伏技術(shù)迭代，前提是可靠性，在可靠性保障下，一方面看轉(zhuǎn)化效率；另一方面看光伏與不同應(yīng)用場景、不同能源的融合技術(shù)發(fā)展，比如光伏+儲能、光伏+氫能、光伏+建筑一體化、光伏+電動汽車充電樁、光伏+數(shù)據(jù)中心，光伏+5G基站等。
EnergyTrend表示，處于量產(chǎn)導(dǎo)入期的TOPCon與HJT電池技術(shù)，需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)內(nèi)設(shè)備、輔材等企業(yè)與產(chǎn)品端協(xié)同優(yōu)化產(chǎn)線，隨著產(chǎn)品通過終端電站應(yīng)用測試驗證，才有望進(jìn)入市場推廣階段。
晶科能源相關(guān)負(fù)責(zé)人接受記者采訪時表示，光伏技術(shù)的轉(zhuǎn)化效率提高有相對清晰的技術(shù)進(jìn)步路徑，各項技術(shù)的開展都圍繞著：襯底材料提升、鈍化結(jié)構(gòu)優(yōu)化、金屬化性能提升、光學(xué)路徑優(yōu)化等幾個主流的研究方向上。從目前技術(shù)來看，N型電池的TOPCon技術(shù)代表的高效、低成本電池，將是技術(shù)發(fā)展的主流，在此基礎(chǔ)上會有很多新興附屬技術(shù)形成一代產(chǎn)品。此外，還應(yīng)關(guān)注新型光伏基底材料，如鈣鈦礦、碳化硅、三代半導(dǎo)體材料等。針對結(jié)構(gòu)性提效技術(shù)，疊層電池技術(shù)、光子轉(zhuǎn)換技術(shù)等都能夠成為提效利器。
國家發(fā)改委能源研究所一位不愿具名專家對記者表示，光伏轉(zhuǎn)換效率雖然臨近天花板，但目前效率已可以實現(xiàn)與煤電成本相當(dāng)，且未來仍有效率提升空間。“此外，一些新興技術(shù)，如目前較為成熟的異質(zhì)結(jié)、處于技術(shù)前沿的鈣鈦礦，如能突破規(guī)模與經(jīng)濟(jì)性，成本可以降至更低水平。”
超高功率市場崛起
回顧光伏行業(yè)發(fā)展趨勢，技術(shù)進(jìn)步驅(qū)動轉(zhuǎn)換效率不斷提升。自中環(huán)股份2019年發(fā)布210mm大尺寸硅片以來，短短一年，超高功率光伏生態(tài)鏈日漸完善，保利協(xié)鑫、愛旭、通威等電池制造商紛紛入場，適配210產(chǎn)品的支架、接線盒等相關(guān)配件均已做好匹配，目前天合光能、東方日升等210組件企業(yè)更可以量產(chǎn)超高功率電池。
“更大硅片、更高功率組件市場頗為樂觀。隨著超高功率產(chǎn)業(yè)化的推動，技術(shù)不斷創(chuàng)新超越，24%+高效電池的大規(guī)模量產(chǎn)將超過預(yù)期，預(yù)計明年超高功率電池將迎來爆發(fā)期。”天合光能中國區(qū)組件銷售創(chuàng)團(tuán)總裁曾義判斷。
據(jù)悉，截至目前天合光能今年已5次擴(kuò)產(chǎn)，預(yù)計到2021年底，電池產(chǎn)能將達(dá)26GW，超高功率組件超50GW。經(jīng)過不斷的技術(shù)與工藝的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化落地，PERC電池量產(chǎn)平均效率已達(dá)到23.20%以上，并通過自主研發(fā)的PERC+項目技術(shù)的導(dǎo)入，電池的平均量產(chǎn)效率還將持續(xù)提升，預(yù)計到今年底可突破量產(chǎn)平均效率23.50%。
東方日升新能源股份有限公司副總裁黃強(qiáng)接受記者采訪時也表示，光伏超高功率市場前景光明。東方日升通過“210+異質(zhì)結(jié)”，引領(lǐng)了行業(yè)在組件高功率和電池高效率上的進(jìn)展。作為首批實現(xiàn)158.75mm 9BB異質(zhì)結(jié)電池量產(chǎn)的廠家，最高量產(chǎn)效率高達(dá)24.2%，成為業(yè)內(nèi)首批實現(xiàn)9BB異質(zhì)結(jié)半片低溫焊接封裝工藝的供應(yīng)商。2020年6月，首個重大客戶35MW訂單順利并網(wǎng)發(fā)電。
PERC電池轉(zhuǎn)換效率接近天花板
在受訪的業(yè)內(nèi)人士看來，P型單晶PERC電池產(chǎn)品是現(xiàn)階段市場的主流，其量產(chǎn)效率已經(jīng)超過23%，正在向24%進(jìn)發(fā)。“我們認(rèn)為，P型PERC電池效率在未來兩三年內(nèi)還有提升空間，也是目前量產(chǎn)化性價比最高的技術(shù)。”隆基股份品牌總經(jīng)理王英歌對記者表示。
東方日升全球市場總監(jiān)莊英宏接受記者采訪時稱，目前，公司單晶電池片的轉(zhuǎn)換效率突破23.5%，類單晶電池片的轉(zhuǎn)換效率突破23%，硅片N型單晶電池片的轉(zhuǎn)換效率突破24.2%，單晶組件轉(zhuǎn)換效率突破21.4%，半片異質(zhì)結(jié)組件轉(zhuǎn)換效率突破21.9%。
集邦咨詢旗下新能源研究機(jī)構(gòu)EnergyTrend分析認(rèn)為，2020年全球光伏市場P型PERC電池產(chǎn)能達(dá)到199.7GW，約占電池片環(huán)節(jié)產(chǎn)能78%。其中，市場上銷售的單晶PERC電池片轉(zhuǎn)化效率集中在21.8%-23%，2020年新建成的產(chǎn)線效率普遍在22.5%以上，實驗室單晶PERC效率在24%左右，可見PERC電池量產(chǎn)效率已接近實驗室效率，該技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入成熟階段。
記者采訪了解到，由于TOPCon技術(shù)與主流PERC電池產(chǎn)線大部分工藝兼容，目前該技術(shù)在投資成本、配套設(shè)備成熟度上更有優(yōu)勢。TOPCon電池實驗室研發(fā)效率可達(dá)24.8%，量產(chǎn)效率能夠達(dá)到23.2%-23.8%。包括LG、REC、中來、天合、林洋、阿特斯、晶科、國電投等多家企業(yè)均擁有TOPCon電池技術(shù)儲備，并實現(xiàn)了較高的研發(fā)或量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率，預(yù)計2020年TOPCon電池片產(chǎn)能達(dá)到5.4GW。
盈亞證券研究認(rèn)為，電池是光伏產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)發(fā)展最快的環(huán)節(jié)，目前PERC轉(zhuǎn)換效率已接近天花板，行業(yè)正探索并布局新的技術(shù)。PERC+、TOPCON、HJT等多種新興技術(shù)有望推動產(chǎn)業(yè)持續(xù)進(jìn)步，并推動產(chǎn)業(yè)進(jìn)入新一輪的降本增效浪潮。
“從短期看，TOPCon成本優(yōu)勢較強(qiáng)，與現(xiàn)有PERC產(chǎn)線兼容性高，但從中長期看，HJT量產(chǎn)潛力更大。”EnergyTrend分析表示，目前各企業(yè)中長期規(guī)劃均以HJT+IBC(HBC)、TOPCon+IBC(TBC)等技術(shù)疊加方式進(jìn)行電池片研發(fā)。
晉能科技總經(jīng)理楊立友對記者表示，看好異質(zhì)結(jié)技術(shù)在提高轉(zhuǎn)換效率上的前景。該技術(shù)具有工藝流程少、轉(zhuǎn)換效率高、超低衰減、超低溫度系數(shù)、高雙面率、弱光響應(yīng)性能優(yōu)異等優(yōu)勢。公司在探索異質(zhì)結(jié)技術(shù)量產(chǎn)與降本的同時，還在探索異質(zhì)結(jié)技術(shù)與鈣鈦礦等前沿技術(shù)結(jié)合，以期待不斷的提高轉(zhuǎn)換效率、降低光伏發(fā)電度電成本。
技術(shù)迭代謀求效率突破
縱觀近幾年光伏電池發(fā)展趨勢，其發(fā)電成本持續(xù)下降，電池轉(zhuǎn)換率快速提升。數(shù)據(jù)顯示，2007年至2020年上半年，組件成本下降24倍，系統(tǒng)成本下降15倍。而在光伏電池效率方面，多晶、單晶PERC、TOPCon、IBC、異質(zhì)結(jié)等技術(shù)路線效率不斷打破紀(jì)錄。僅天合光能一家公司的高效P型單晶PERC太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率就累計15次打破電池和組件效率世界紀(jì)錄。
今年，基于硅片大尺寸化趨勢，從光伏產(chǎn)業(yè)鏈主流組件企業(yè)的量產(chǎn)水平來看，切片、多主柵、焊帶改進(jìn)、高密度封裝等技術(shù)從組件環(huán)節(jié)優(yōu)化光伏效率，主流企業(yè)在建的大尺寸組件產(chǎn)線基本都采用了多種組件技術(shù)疊加，將組件效率推升至20%以上，功率可達(dá)600W。
記者采訪了解到，目前PERC電池技術(shù)量產(chǎn)效率提升主要搭配各環(huán)節(jié)先進(jìn)工藝升級為“PERC+”,其工藝電池升級路線主要包括PERC+SE、PERC+MWT、雙面PERC、SiNx優(yōu)化等。天合、晶澳、正泰等主流企業(yè)PERC電池量產(chǎn)平均效率在22.8%以上，從電池片生產(chǎn)企業(yè)研發(fā)預(yù)期來看，“PERC+”電池轉(zhuǎn)化效率有望進(jìn)一步達(dá)到24.5%左右。
在王英歌看來，光伏技術(shù)迭代，前提是可靠性，在可靠性保障下，一方面看轉(zhuǎn)化效率；另一方面看光伏與不同應(yīng)用場景、不同能源的融合技術(shù)發(fā)展，比如光伏+儲能、光伏+氫能、光伏+建筑一體化、光伏+電動汽車充電樁、光伏+數(shù)據(jù)中心，光伏+5G基站等。
EnergyTrend表示，處于量產(chǎn)導(dǎo)入期的TOPCon與HJT電池技術(shù)，需要產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)內(nèi)設(shè)備、輔材等企業(yè)與產(chǎn)品端協(xié)同優(yōu)化產(chǎn)線，隨著產(chǎn)品通過終端電站應(yīng)用測試驗證，才有望進(jìn)入市場推廣階段。
晶科能源相關(guān)負(fù)責(zé)人接受記者采訪時表示，光伏技術(shù)的轉(zhuǎn)化效率提高有相對清晰的技術(shù)進(jìn)步路徑，各項技術(shù)的開展都圍繞著：襯底材料提升、鈍化結(jié)構(gòu)優(yōu)化、金屬化性能提升、光學(xué)路徑優(yōu)化等幾個主流的研究方向上。從目前技術(shù)來看，N型電池的TOPCon技術(shù)代表的高效、低成本電池，將是技術(shù)發(fā)展的主流，在此基礎(chǔ)上會有很多新興附屬技術(shù)形成一代產(chǎn)品。此外，還應(yīng)關(guān)注新型光伏基底材料，如鈣鈦礦、碳化硅、三代半導(dǎo)體材料等。針對結(jié)構(gòu)性提效技術(shù)，疊層電池技術(shù)、光子轉(zhuǎn)換技術(shù)等都能夠成為提效利器。
國家發(fā)改委能源研究所一位不愿具名專家對記者表示，光伏轉(zhuǎn)換效率雖然臨近天花板，但目前效率已可以實現(xiàn)與煤電成本相當(dāng)，且未來仍有效率提升空間。“此外，一些新興技術(shù)，如目前較為成熟的異質(zhì)結(jié)、處于技術(shù)前沿的鈣鈦礦，如能突破規(guī)模與經(jīng)濟(jì)性，成本可以降至更低水平。”
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