当前位置:首页 > 光伏资讯 > 光伏技术 > 正文

异质结:光伏电池未来5年重大技术变革!

来源:浙商证券发布时间:2021-07-30 08:42:24

光伏电池片未来 5 年将迎重大技术变革!

◼ 光伏行业:由政策+技术驱动,行业发展犹如“长江后浪推前浪”,伴随每一代技术 进步,中国出现了尚德、英利、协鑫、隆基、通威等一批又一批的光伏行业龙头。

◼未来 5 年:电池片是光伏产业链重大技术变革环节,设备受益迭代需求。

◼技术发展史:铝背场 BSF 电池(1 代, 2017 年以前)→PERC 电池(2 代,2017 年至今)→PERC+/TOPCon(2.5 代)→HJT 电池(3 代)→HBC 电池(4 代,可能潜在方向)→钙钛矿叠层电池(5 代,可能潜在方向)。

◼光伏行业的核心是“降本+升效”、降低度电成本。单晶电池技术的不断迭代,带来 转换效率从 2014 年的 19%上升至 2020 年的 23%-24%,预计未来有望迈向 30%。

异质结:“增效+降本”潜力巨大,是光伏未来颠覆性技术

2.1. HJT 电池:产业化临近、规划产能超 60GW,将取代 PERC 成为第 三代电池片技术

◼ 晶体硅异质结太阳电池(HJT)是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,它综合了晶体硅电池 与薄膜电池的优势,具有转换效率高、工艺温度低、稳定性高、衰减率低、双面发 电等优点,技术具有颠覆性。

◼ 对比 PERC 电池,HJT 潜力巨大,将成为第三代电池片技术主流。据我们综合测算, HJT 在 25 年全生命周期综合发电量较 PERC 高 15%-20%。

1) 转换效率更优:HJT 效率潜力超 28%,远高 PERC 电池。受 P 型单晶电池自身材 料的限制,PERC 电池转换效率已接近天花板,而 HJT 最高转换效率已超 26%(日 本 Kaneka 曾创 26.63%,国内最高为汉能的 25.1%),长期有望超 28%,效率优 势明显。

2) 工艺流程更简化,降本空间更大:HJT 为低温工艺,在硅片成本(利于薄片化 和减少热损伤)和非硅成本(燃料能源节约)上均更优。同时,HJT 只需 4 道 工艺,相比 PERC(8 道工艺)和 TOPCon(9-12 道工艺)成本更低。

3) 光致衰减更低:HJT 电池 10 年衰减率小于 3%,25 年发电量下降仅为 8%,衰减 速度远低于 PERC 及 TOPCon 电池。

4) 低温系数、稳定性高:在 82 摄氏度环境下,HJT 光电转换效率比传统组件高出 13%。

5) 双面率更高:HJT 为双面对称结构,双面率有望提升至 93-98%(PERC 和 TOPCon 均在 80%附近,但很难再提升),可获得 10%以上的年发电量增益。

◼ 回顾历史:异质结(HJT)电池最早由日本的三洋(Sanyo)公司于 1990 年研发,专 利保护于 2010 年过期。在过去 30 年间,产业经历了萌芽期、实验室阶段、初步的 商业化阶段和逐步的产业化阶段。

◼ 据不完全统计,目前 HJT 国内规划产能超 60GW,新老电池片厂商均有开始布局。安 徽华晟(500MW 量产线)、明阳智能(5GW 规划)、金刚玻璃(1.2GW 规划)、爱康科技 (3.4GW 招标规划)、润阳集团(5GW 规划)等已纷纷开始布局,历史包袱较轻。

传 统电池片厂商中,通威(金堂 1GW 量产线)、晶澳、东方日升、阿特斯、天合光能等 也已相继进入,加速从 PERC 向 HJT 的转型。

◼ 展望未来:预计 2020-2021 年将成为 HJT 投资元年,行业扩产规模将达到 10-15GW。 随着设备国产化、银浆和靶材成本的降低、以及转换效率提升带来的“增效+降本” 效益凸显,2022 年行业将进入快速爆发阶段、扩产规模有望达 30GW 以上。

2.2. HJT 设备:多技术路线“百花齐放”,国产设备厂将强力推动产业化进程

 HJT 4 大工艺步骤:制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO 制备、电极制备,对应的设备 分别为清洗制绒设备、PECVD 设备、PVD/RPD 设备、丝网印刷设备,在设备投资额占 比分别约 10%、50%、25%和 15%。

1)制绒设备:主要是利用化学制剂对硅片进行清洗和表面结构化,核心设备是湿式化 学清洗设备。

➢ 主要厂商:日本 YAC、德国 Singulus、德国 RENA。捷佳伟创的清洗设备已完成样 机并交付。

2) PECVD(非晶硅薄膜沉积):该步骤取代了传统 PERC 工艺中的扩散工艺,是构造异 质结结构的关键,难度、壁垒最高,价值占到全部设备的 50%,为异质结设备的核 心。

从技术路径上:板式 PECVD 是目前主流,管式 PECVD、Cat-CVD 具潜力。国外厂商 包括:梅耶博格(已不对外提供)、应用材料等。国内厂商包括:迈为股份、金辰 股份、捷佳伟创、理想能源、钧石能源等。

➢ 板式 PECVD:将多片硅片放置在一个石墨或碳纤维支架上,放入一个金属的沉积 腔室中,腔室中有平板型的电极,与样品支架形成一个放电回路,在腔室中的工 艺气体在两个极板之间的交流电长的作用下在空间形成等离子体,分解 SiH4 中的 Si 和 H,以及 NH3 中的 N 形成 SiNx 沉积到硅表面。优势:技术最成熟,易实现大 面积均匀性,材料缺陷态密度低。

➢ 管式 PECVD:使用像扩散炉管一样的石英管作为沉积腔室,使用电阻炉作为加热 体,将一个可以放置多篇硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。优势:相比板式 PECVD,成本端有更大的下降空间。

➢ CAT-CVD:源气体分子在真空室中通过加热的催化剂进行催化裂化反应分解,并将 裂解的物质输送到基材上形成薄膜。

优势:相比传统 PECVD,转换效率提升潜力 大,对于源气体的利用率在 80%以上。且 Cat-CVD 理论上可在热丝两侧同时沉积, 生产速度更快。

3)TCO 薄膜设备-PVD/RPD:技术壁垒低于 PECVD,主要包括 RPD 和 PVD 两种的技术 路径设备。目前主流技术路线是用 PVD(物理气相沉淀),相较于 PVD,RPD 的效率和 质量更高,但是受制于日本住友公司对设备和靶材的垄断,成本较高。

➢ 国外厂商包括:瑞士 Meyerburger、德国 Vonardenne、德国 Singulus、日本住 友等。

➢ 国内厂商包括:迈为股份 PVD(MUP8K)设备已达到 8000 片/小时产能。捷佳伟 创通过与日本住友合作也具备了 RPD 设备的供应能力,工艺成熟,并推出了 PAR (RPD+PVD)二合一设备、在转换效率和成本端取得平衡。钧石能源、理想万里 晖均有 PVD 设备布局。

4)丝网印刷机:包括丝网印刷(包括丝网印刷机,烧结炉,分选机)和电镀铜电极 两种技术路线,目前以丝网印刷为主流。

电镀铜电极相较而言更便宜,但是工序较 多、工艺复杂、有废水处理难等问题,目前参与厂商较少。

➢ 国外厂商包括 Baccini(AMAT 的子公司)等。

➢ 国内厂商:迈为股份占主导地位,捷佳伟创、金辰股份也推出了相关产品。

◼ 目前,HJT 设备 4 大环节均已实现国产化。国内电池设备厂商(迈为、捷佳、金辰、 钧石、理想)已纷纷在 HJT 不同工序环节布局,实现小批量订单销售,推动 HJT 电 池行业加速前进。

◼ HJT 技术壁垒高、成本优化空间大,只有将设备做到极致的企业能最终胜出。行业可 能类似 PERC 时代,形成 2-3 家寡头垄断的竞争格局。

3.3. 展望未来:成本降低是核心!预计 2022 年将具备产业化性价比、行 业将爆发

◼ 电池片核心看单 W 成本:我们预计各项成本均有望在未来下滑,预计到 2022 年 HJT 将达到与 PERC 旗鼓相当的成本区间。4 大降本方向分别为:

1) 硅片:目前 N 型硅片对比 P 型具有约 8%左右的溢价空间,未来有望通过 2 方面降本。

➢ HJT 为低温工艺,利于硅片的薄片化(从 170um 降低至 120-130um)。预计硅片 每减薄 20um 价格可下降 10-15%,对应组件价格降低 5-6 分/瓦。

➢ 随着未来 N 型硅片需求起量,规模效应将缩小 N 型与 P 型硅片之间的溢价空间。

2) 设备折旧:随着国产设备的“降本+提效”,目前 4-5 亿/GW 的设备投资额仍有较大的 降本空间。

3) 浆料:HJT 需使用低温银浆,目前主要依赖进口,有望通过 4 大方向降本。

➢ 无主栅、多主栅技术在 HJT 电池、组件上的应用,使得银浆的耗量快速减少。

➢ “银包铜技术”商业化量产,将降低银浆耗量 30%。

➢ 通过对串焊设备精度的提升,减小银浆主栅上焊接点的大小(银浆主栅上耗银 量较高的部分),从而节省主栅上的银浆耗量。

➢ 国产低温银浆起量(常州聚和、苏州晶银、浙江凯盈等),打破日本垄断,相比 高温浆料的溢价将大幅消失。

4) 靶材:目前主要被日本住友垄断,未来将通过提升靶材利用率、规模化回收、背面 AZO 替代和国产化(广东先导、壹纳光电等)降本等方式解决。

◼ 据测算,对比 PERC 电池目前约 7 毛/瓦的不含税总成本,HJT 电池仍有 2 毛/W 的成 本劣势。

预计随着设备厂商的技术进步(如转换效率和节拍的提升)、银浆、靶材的 国产化(已有多家国产厂家布局)、硅片的薄片化(N 型硅片厚度降至 120-130μm), 将共同推动 HJT 技术的真实降本,使得经济性进一步凸显,预计到 2022 年 HJT 将达 到与 PERC 旗鼓相当的成本区间。

◼ 伴随 HJT 电池产业化经济性逐步接近、超越 PERC 电池,预计 2021 年将有 10-15GW 的 HJT 扩产潮,2022 年将迎来 30GW 以上扩产潮,产线建设进入加速期。

特别声明:
凡本网注明来源: "索比光伏网或索比咨询"的所有作品,均为本网站www.solarbe.com合法拥有版权或有权使用的作品,未经本网授权不得转载、摘编或利用其它方式使用上述作品。

经本网授权使用作品的,应在授权范围内使用,并注明来源: "索比光伏网或索比咨询"。违反上述声明者,本网将追究其相关法律责任。
推荐新闻
perc电池片和普通电池片的区别

perc电池片和普通电池片的区别

perc电池片和普通电池片的区别有哪些?PERC,全称为“钝化发射极和背面接触”,是一种提高太阳能电池转化效率的技术。PERC电池片与普通电池片在结构、性能和工作原理上都存在显著的差异。本文将从专业角度对这两种电

perc电池片普通电池片
2023-08-19
topcon比perc多了哪几道工序?

topcon比perc多了哪几道工序?

在了解这个问题前,我们首先要知道topcon是什么?perc是什么?知道这两个单词什么意思后,才能了解topcon比perc多了哪几道工序。图片来自pexelstopcon是什么?TopCon的全称是Tunnel Oxide PassivatingContacts,是一种

perc电池TopCon电池
2023-07-26
24.01%!PERC电池量产效率再创新高

24.01%!PERC电池量产效率再创新高

近日,经中国计量科学研究院权威测试,横店东磁M6、M10高效P型PERC电池转换效率成功突破24.01%——达到目前主流量产设备、物料和工艺下PERC电池转换效率的行业最高水平。

PERC电池光伏电池光伏发电
2022-08-18
通威电池再涨4-5分,最高报价1.3元/W

通威电池再涨4-5分,最高报价1.3元/W

7月25日,通威太阳能发布单晶PERC电池最新报价。与月初相比,166、182电池价格上涨0.04元/W,报价达到1.28元/W、1.30元/W。同时,210价格上涨0.05元/W,报价达到1.3元/W。

通威PERC电池硅料
2022-07-26
东方日升助力罗马尼亚首个钢边框HJT项目成功并网

东方日升助力罗马尼亚首个钢边框HJT项目成功并网

罗马尼亚,一个在能源转型道路上不断迈进的国家,近日其首个采用钢边框异质结的光伏项目投入并网运营,东方日升为项目提供了关键组件。东方日升凭借异质结产品高收益率的特性以及在异质结技术领域的绝对领先地位,其异质结伏曦产品在EPC选型阶段就脱颖而出。该项目的成功并网,为罗马尼亚其他客户提供了一个全新高质量的参考模版。

东方日升HJT
2024-08-15
东方日升联动中欧光伏组件测试机构,推动缩减HJT测试技术差异

东方日升联动中欧光伏组件测试机构,推动缩减HJT测试技术差异

近两年来,随着国内光伏技术的飞速发展,以TOPCon和HJT为代表的高效光伏组件技术取得了显著突破,这两类高效组件的出口量也在显著上升,将逐步取代传统PERC组件的市场份额。TOPCon和HJT以高容性特点著称,伴随着新型的钝化工艺、薄膜与晶硅的界面结构、封装材料、截止膜和光转膜的引入,为组件在STC条件下功率测试、可靠性测试技术带来了新的挑战。原先欧美国家开发的针对PERC组件的测试技术将不再适用于此类高容性高效组件。

东方日升TOPConHJT
2024-08-07
日升、泉为、国晟、华晟、珠海鸿钧中标中核2GW HJT组件

日升、泉为、国晟、华晟、珠海鸿钧中标中核2GW HJT组件

8月5日,中核汇能及新华发电2024-2025年度异质结HJT光伏组件设备集中采购中标结果公示。本次招标范围为异质结HJT单晶电池组件,预计容量 2GW,包括多个具体项目,集中采购框架有效期至 2025年12月31日。

中核汇能异质结HJT
2024-08-06
新型光伏金属化产业发展创新论坛顺利召开

新型光伏金属化产业发展创新论坛顺利召开

2024年7月25日,在“光伏行业2024年上半年发展回顾与下半年形势展望研讨会”期间,由中国光伏行业协会主办,国家电投集团中央研究院和国电投新能源科技有限公司承办的“新型光伏金属化产业发展创新论坛”在浙江温州

光伏行业协会光伏金属化HJT
2024-07-28
爱康科技拟17.8亿收购宁波宜则,布局越南光伏电池产业

爱康科技拟17.8亿收购宁波宜则,布局越南光伏电池产业

爱康科技(002610.SZ)昨晚发布公告称,公司拟以17.8亿元现金收购宁波江北宜则新能源科技有限公司100%的股权,本次收购不构成重大资产重组。公开资料显示,宁波宜则主营光伏电池及组件的研发和生产,目前在越南拥有1.8

爱康科技越南光伏电池产业宁波江北宜则新能源科技有限公司
2019-10-31
返回索比光伏网首页 回到异质结:光伏电池未来5年重大技术变革!上方
关闭
关闭