光伏电池技术竞赛已到赛点

2023-11-08 09:01:17
记者观察 2023年9期
关键词:产线量产组件

光伏依赖制造业特质降本增效的路径已接近天花板,技术升级将成为未来光伏企业竞争的主赛场。

过去二十多年,光伏制造的成本通过完善生产工艺、扩大生产规模降低了90%以上;同时,占据市场主流的光伏电池转换效率从12%提升到了23%左右,若想继续提高效率必须倚赖技术革新。

光伏电池技术更迭已进入关键节点,更高效的电池已经量产。所有光伏企业都必须调整产线,选择一条更高效的新技术路线,否则就会被淘汰或被边缘化。

大量涌入的资本是催促光伏技术加速更迭的另一原因。2022年中国光伏企业的融资总额达1362亿元,是2019年的近4倍,推动产业链各环节产能都超过2019年的3倍。这些新投产能都采用新技术路线,新技术产品的产量一到两年内就将超过目前的主流电池产量。届时,新旧产能将开始大规模替换。

目前占光伏市场主流位置的是PERC电池,新一代的量产高效光伏电池主要有两种:TOPCon电池——2022年开始量产;HJT电池——2023年开始量产。PERC是指钝化发射区背面光伏电池,TOPCon是指技隧穿氧化層钝化接触电池,HJT是指薄膜电池技术和晶硅电池技术结合的一种电池,也称异质结电池。

多位业内人士表示,PERC电池的主流位置将在2025年之前被替代。而TOPCon电池和HJT电池谁会更长久地占据主流电池的地位还不清楚。之后再下一代的电池将是在这两者基础上叠加钙钛矿的更高效电池。因此,选择技术路径是光伏企业当前重要且紧迫的事情。

TOPCon电池的成本低于HJT电池,后者的效率高于前者。从产业链的视角看,TOPCon电池产线对旧产线有一定的兼容性,工艺更成熟;HJT电池则是全新的工艺和产线,其工艺流程更短,技术门槛更高。

新技术已孕育出多家高速发展的新公司:一道新能源和华晟新能源分别是TOPCon电池和HJT电池路线上资本最青睐的新秀公司,两家公司估值都在100亿元上下;还有多家与新技术相关的光伏公司已经或即将IPO,例如以生产TOPCon电池产线起家的拉普拉斯公司。

光伏龙头企业基本都布局了TOPCon和HJT技术,其中,晶科能源押注TOPCon,东方日升则更看好HJT,其他大多数一线企业则是主打其中一种技术,同时建有其他技术的中试产线。

新秀企业能否以新技术跻身龙头?现在的龙头企业能否在这轮技术更迭周期里守住位置?光伏企业的新技术竞赛已到赛点。

抢位新技术

光伏制造业从上游到下游分为硅料、硅片、电池片和组件四个环节。电池转换效率决定了光伏发电整体的效率,不同的电池技术对上下游产品有不同的要求。根据硅片衬底不同,晶硅光伏电池分为P型和N型。此前,光伏主流电池使用的是P型硅片;如今,从P型向N型的转型已经开始。

P型的BSF(铝背场电池)是上一代主流光伏电池,同为P型的PERC电池是当前的主流产品;N型电池转换效率更高,目前量产的主要有TOPCon电池和HJT电池两种N型电池。

BSF电池占据光伏市场主流的位置十多年,PERC电池占据主流位置的时间缩短至六年,预计2024年至2025年间,PERC电池的主流位置将被替代。目前看,最有希望接棒主流光伏电池位置的是TOPCon电池,其于2022年开始量产。HJT电池紧随其后,从2023年开始大规模量产。

中国光伏协会发布的《2022-2023年中国光伏产业发展路线图》显示,2022年量产的PERC电池平均光电转换效率为23.2%。量产的TOPCon电池平均转换效率达到24.5%,量产的异质结电池平均转换效率达到24.6%。电池效率提高1个百分点,意味着每平方米光伏组件一年可多发12.5度电(根据行业平均数估算),

业内普遍认为,由于资本的巨大推动力,这两款电池将在两三年内快速成为主流。不过,TOPCon电池和HJT电池皆为过渡性产品,两者最终皆需要与钙钛矿电池叠加,产生一种更高效的叠层光伏电池,预期光电转化效率可超过30%。

光伏资讯机构智汇光伏创始人王淑娟表示,多数厂商投资建设TOPCon电池产线,是因为现在没有一种技术能超越它的性价比。HJT电池效率优势更明显,工艺流程更简短,但其成本降低的速度较慢,现在还是非主流的产品。未来,这两种技术会在较长一段时间内共存,但市场份额有所不同,主要看哪一种电池的性价比更高。

新旧产能的替换将在未来两年内展开。据中国光伏协会统计,2022年中国光伏电池片总产能为505.5GW,产量为330.6GW。其中,PERC电池片市场占比下降至88%;TOPCon电池片市场占比约8.3%,合27.4GW;异质结电池片市场占比约0.6%,合2GW。

根据招商证券、PV-tech统计,2022年公布的TOPCon电池扩产规模达400GW-500GW。截至2023年5月中旬,投产的TOPCon电池产能大致在100GW,满产运行的容量大致在70GW。预计2023年全年的TOPCon电池出货量在100GW上下,大约是2022年的四倍。

工厂建设和产线达到满产所需的爬坡时间总共约一年,因此,2024年将是TOPCon电池产能规模大幅增长的年份。中信建投证券发布的研报统计,2023年TOPCon电池产能在372GW左右,到2024年年底,建成产能将达到635GW。这一数字将超过建成的PERC电池产能。

HJT电池的产能建设速度目前相对TOPCon电池较慢。据国信证券统计,截至2023年7月,国内光伏企业HJT电池现有及规划产能超过214.6GW。

华晟新能源董事长徐晓华表示,与TOPCon电池相比,HJT电池的设备供应和原物料供应相对有限,对团队掌握的技术水平要求较高,必须要有半导体与薄膜电池的技术与经验积累,这样的团队比较稀缺。因此,HJT电池比较适合有能力的新公司和有积累的龙头企业去生产。

中国光伏协会预计,到2025年,TOPCon电池和HJT电池两者总共的市场占比将超过50%;到2030年,HJT电池的市场占比将与TOPCon电池接近,两者一共将占据约七成的市场份额。

协鑫集成执行总裁蒋卫朋表示,现阶段TOPCon电池的性价比更高,未来HJT电池与钙钛矿叠层理论上更适合,协鑫集成的母公司协鑫集团拥有中国最大的钙钛矿电池中试产线。所以公司先建了TOPCon电池的量产产线,同时筹建HJT电池中试产线。

崛起的新秀和分化的龙头

尽管新一代高效电池尚未占据市场主流,但市场认可度的不断提高已经让一些新秀企业快速崛起。同时,龙头企业的位次也因为技术更迭开始发生变化。

高效N型电池组件得到的订单越来越多。2023年以来,电力央企光伏组件招标中N型电池组件占比大幅提升,2月发布招标公告的国电投、中核招标中N型占比达到30%~40%;随后的4月-5月,华能、大唐、华电招标中N型占比达到50%。

与PERC电池相比,HJT电池是完全不同的产线和工艺流程。对于没有旧设备“包袱”的企业来说,选择未来更有潜力的HJT电池更有优势。鉴于技术门槛较高,HJT电池的新秀企业成长并不快,只有华晟新能源一枝独秀。

徐晓华表示,到2023年年底,华晟新能源的HJT电池产能是约19GW,到2024年年底会提高至接近30GW,相应的交货量将从2023年约4GW提高到2024年约16GW。

龙头企业里HJT电池产能最大的是东方日升,预计其2023年HJT电池产能将近3GW。该公司全球市场总监庄英宏介绍,HJT组件功率现在超过了700W,TOPCon电池则几乎做不到,HJT电池的性价比很快将超过TOPCon电池。东方日升虽然现在也建设了TOPCon电池产线,但未来会逐步过渡到以HJT电池为主。

TOPCon电池产线相对比较成熟,与PERC电池的工艺流程有兼容性,因此,大多数光伏制造企业都在选择了TOPCon电池,同时,一些专注TOPCon电池的新秀公司在近两年里快速崛起。

在新电池技术的加持下,龙头企业的位次也开始发生变化。晶科股份在2022年率先量产TOPCon电池,且目前产量最高。在组件销量排行榜上,晶科股份从2021年的第四位上升至2022年的第二位,2023年上半年其位次躍升至第一位。到2023年年底,晶科股份TOPCon电池产能将达到55GW,全年出货40GW以上。

最大的民营光伏发电公司正泰集团旗下制造企业正泰新能,TOPCon电池产能仅次于晶科股份。至2023年年底,正泰新能电池产能将达到45GW,其中,TOPCon电池产能将达到38GW,占其总产能的84%。正泰新能在组件销量排行榜的位次从2021年的第十位上升至2022年的第七位,其2023年上半年的销量继续看涨。

正泰新能董事长陆川表示,两年内,TOPCon电池的性价比都远高于HJT电池,HJT电池目前产量太小,还不能算是商业化产量。未来,光伏技术更迭的方向还没有定论。

目前,以光伏硅料生产为主的协鑫集团开始加码光伏电池和组件,由其子公司协鑫集成负责建设。蒋卫朋介绍说,公司在芜湖基地总产能20GW的TOPCon电池片项目一期lOGW巳于7月底投产,目前正处于产能爬坡的阶段,预计今年年底前能达到满产。

谁能胜出?

光伏产业的第一轮技术竞赛在硅料环节,协鑫集团胜出;第二轮技术竞赛在硅片环节,隆基绿能胜出;第三轮技术竞赛发生在电池环节,谁能胜出?

目前,大多数企业都基本选定了重点发展的电池技术,但产线已建成甚至满产的还是很少一部分。观望的企业未来还有重新选择的机会,而这一轮技术竞赛的获胜者必将诞生在先行者中。

如果TOPCon电池的性价比持续显著高于HJT电池,那么TOPCon电池阵营的领先企业都能继续保持领先,行业格局变化不大。如果情况反转,HJT阵营的企业将迅速反超,光伏产业格局将发生较大变化。

看好TOPCon电池的一方认为,HJT电池的性价比很难超过。中信建投证券研报称,目前,HJT电池成本比TOPCon电池高出12-13分/瓦,主要高在银浆、设备成本、靶材等方面。尽管HJT电池有多种降本的方式,但TOPCon电池的成本也在降低。到2023年年底,TOPCon电池一体化成本比HJT电池低4分/瓦左右。到2024年年底,TOPCon电池一体化成本仍然比HJT电池低2~3分/瓦。长期来看,双面TOPCon电池极限效率为28.7%.HJT电池极限效率为28.5%,因此,HJT电池难以通过效率优势获得溢价。

看好HJT电池的一方认为,2023年年底HJT电池的成本就可以降到与TOPCon电池持平,2024年将进入有竞争力的阶段。

安信证券根据Infolink、TCL中环最新价格数据测算,以量产HJT电池实现25.7%的效率为基准,如果硅片导入110μm产品、银耗实现10mg/W、铟耗实现12mg/W,设备降至3亿元/GW,那么HJT电池生产成本将降至0.588元/W,与TOPCon电池成本(0.582元/W)仅差距0.006元/W。考虑到HJT电池优异的性能,目前HJT组件较TOPCon组件溢价达到0.15元/W。

HJT阵营对上述数据的实现十分乐观,TOPCon阵营则认为实现难度还很大。作为TOPCon阵营的新入局者,蒋卫朋表示,公司量产TOPCon电池的效率要等产线满产之后才能看到,效率提升的速度目前难以预计。成本方面,预计TOPCon电池全行业的平均成本都会在一年后下降5%,之后还会继续降本。五年内,TOPCon电池产线的市场竞争力都会更优。

从更长的时间来看,光伏作为一个商业化的行业不过是二十多年的光景。与成熟的制造业、传统的能源行业相比,光伏仍处于产业链形成的初期,光伏企业还有机会改写行业格局。

光伏行业市值最高的企业隆基绿能,对标的是有两百多年历史的杜邦公司。管理层希望隆基绿能可以基业长青。在这一轮技术更迭周期里,隆基绿能更看好的是另一种新型电池HPBC,即复合钝化背接触电池,但HPBC电池的市场潜力还有待时间检验。

杜邦公司是光伏核心辅材的龙头公司,高峰期全球一半的光伏组件都在用杜邦材料。杜邦TEDLAR业务全球光伏市场总监付波表示,研发创新本身以及新技术实现大规模制造有巨大不确定性。在光伏产业,无论是现在的龙头企业,还是新秀公司,都需要从以制造和效率为中心的企业升级为制造和研发双轮驱动的企业,以持续不断的新技术超越竞争者,才能赢得发展的空间。

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