光伏大轉(zhuǎn)折:N型電池的野望

時間:2021-12-10

來源: 市值觀察

導(dǎo)語:過去未去,未來已來。

  2021年,光伏產(chǎn)業(yè)最大的變化不是上游漲價,也不是供應(yīng)鏈角力,而是電池技術(shù)走到了時代的拐角。

  1 三條路線,兩大陣營

  降本增效是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的唯一主線,而其中必然伴隨著技術(shù)的升級和迭代,光伏電池尤其如此。

  光伏電池主要分為P型與N型兩種,最大的區(qū)別是原材料硅片,P型硅片中摻雜了硼元素,而N型硅片中摻雜磷元素。

  P型電池主要有BSF電池和PERC電池兩種,2015年之前,BSF電池占了總市場的90%,是絕對的主流。2016年之后,PERC電池接棒起跑,到2020年,PERC電池在全球市場中的占比已經(jīng)超過85%,BSF電池淘汰出局。在此期間,電池轉(zhuǎn)換效率從不足20%提升到超過23%。

  之前是P型電池內(nèi)部的自我更新,現(xiàn)在則是N型對P型的迭代。技術(shù)上發(fā)生了更大幅度的躍遷,但本質(zhì)未變,就是追求更高的轉(zhuǎn)換效率。

  N型電池主要分為TOPCon、HJT(異質(zhì)結(jié))、IBC三種,根據(jù)ISFH的數(shù)據(jù),PERC、HJT、TOPCon電池的理論極限效率分別為24.5%、27.5%、28.7%。到2030年,N型電池的轉(zhuǎn)換效率將超25.5%,比P型電池高出1個百分點以上。CPIA對此做出預(yù)測,屆時N型電池的市占率或?qū)⑦_到56%左右。

  盡管N型電池有三種,但理論層面,目前能得到商業(yè)化普及的其實只有TOPCon和HJT兩種,而TOPCon跑的更快。現(xiàn)實也是如此,根據(jù)EnergyTrend的數(shù)據(jù),2020年新增的N型產(chǎn)能中,TOPCon和HJT分別占了50%和30%。

  為什么會出現(xiàn)這種情況,對比一下就知道了。

  生產(chǎn)工藝層面,TOPCon需要10道工藝,HJT核心工藝只有四道,相比之下,IBC的工藝則極度復(fù)雜。

  轉(zhuǎn)換效率層面,目前HJT的量產(chǎn)最高效率為25.05%,TOPCon為24.5%,IBC最低,只有24%。

  投資成本層面,TOPCon單GW設(shè)備投資額約2.5億元,HJT在4-4.5億元左右,IBC的設(shè)備投資額則接近5億元,投資額在三種路線中是最高的。

  綜合來看,IBC工藝復(fù)雜,量產(chǎn)轉(zhuǎn)換率低,且投資額高,不被主流市場認可也就合情合理了。

  那為何TOPCon比HJT更受產(chǎn)業(yè)圈歡迎?

  其實背后代表了兩大陣營,以隆基、晶科、天合為代表的傳統(tǒng)頭部企業(yè)目前在TOPCon上更為積極,華晟新能源、鈞石能源、晉能等新勢力則選擇押注HJT。

  至于傳統(tǒng)勢力為何傾向于TOPCon,最根本的原因在于產(chǎn)線的投資成本。

  雖然上文說過TOPCon的生產(chǎn)工藝比HJT更復(fù)雜,但另一方面,TOPCon和PERC的產(chǎn)線重合度很高。在PERC產(chǎn)線上新增非晶硅沉積的LPCVD/PECVD設(shè)備和鍍膜設(shè)備就可升級為TOPCon產(chǎn)線,而改造成本不超過0.8億元/GW。由此帶來的直接結(jié)果就是TOPCon更具成本優(yōu)勢,目前TOPCon電池成本比HJT低約0.13元/W。

  極大降低了新設(shè)備的投資成本,同時也避免了舊產(chǎn)線淪為沉沒成本,所以晶科、隆基、天合這些在PERC領(lǐng)域已有大量布局的企業(yè)切入TOPCon就很自然了。

  而新勢力之所以選擇HJT,也是希望換道超車。

  上文提到TOPCon的理論極限轉(zhuǎn)換效率為28.7%,高于HJT的27.5%,但前提是實現(xiàn)雙面多晶硅鈍化,而這一步很難跨過去,目前實驗室層面的效率也僅22.5%,更別提量產(chǎn)效率了。而背表面鈍化技術(shù)TOPCon電池的理論效率極限只有27.1%,還不如HJT。

  更重要的一點是,HJT可搭載IBC和鈣鈦礦等其他工藝進一步提升轉(zhuǎn)換效率,理論上可將轉(zhuǎn)換效率提升至30%以上。

  根據(jù)業(yè)內(nèi)的測算數(shù)據(jù),保持光伏電站LCOE(平準(zhǔn)化度電成本)、IRR(內(nèi)部收益率)不變的情況下,同一轉(zhuǎn)換效率下的TOPCon電池可以比PERC電池的價格高16.5%,而目前TOPCon電池的成本比PERC電池只提升了16.27%。換句話說,TOPCon相對于PERC已經(jīng)具備了性價比優(yōu)勢。

  每一代電池技術(shù)的生命周期都可以分為萌芽、擴產(chǎn)、爆發(fā)、迭代四個階段,可以確定的是,N型電池已經(jīng)從萌芽期進入擴產(chǎn)期。

  11月2日,晶科能源發(fā)布N型TOPCon組件“Tiger Neo”,預(yù)計2022年一季度開始量產(chǎn),2022年全年產(chǎn)能規(guī)劃10GW。與此同時,通威的1GW TOPCon中試線也將在年底前投產(chǎn),晶澳和隆基之前也表態(tài)會率先量產(chǎn)TOPCon。

  HJT的量產(chǎn)速度明顯慢了半拍,那是否意味著沒戲了呢?

  恰恰相反!

  2 最后的贏家

  盡管頭部企業(yè)大多選擇率先量產(chǎn)TOPCon,但這并不意味著方向已經(jīng)被確定下來,從目前的情況來看,TOPCon和HJT并無絕對優(yōu)劣,而且技術(shù)成熟度都不高,可以說都有機會。

  而回到光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的本質(zhì),最終還是要回歸降本增效這個核心命題,誰能率先實現(xiàn)最低的成本和最高的效率,誰就能夠勝出。

  本著這個原則,我們更看好HJT路線。

  先需要明確兩點。

  首先,目前HJT量產(chǎn)速度落后的根本原因是成本偏高(目前TOPCon電池成本低于HJT約0.13元/W)。

  其次,長周期上,HJT的轉(zhuǎn)換效率更高。

  根據(jù)《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖2020版》的數(shù)據(jù),未來HJT的轉(zhuǎn)換效率將始終領(lǐng)先TOPCon,如果搭載IBC和鈣鈦礦,優(yōu)勢將更加明顯。

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  ▲ 圖片來源:《中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線圖2020版》

  基于以上兩個前提,一個基本的結(jié)論是,如果HJT的成本能夠降下來,那么其將具備更強的競爭力。

  成本能降下來嗎?

  答案是非常肯定的。

  HJT的成本劣勢主要是光伏銀漿占比太高和設(shè)備投資大所導(dǎo)致的,而這兩大問題正在加快得到解決。

  先看銀漿,光伏銀漿分高溫銀漿和低溫銀漿兩種,P型電池和N型TOPCon使用高溫銀漿,而HJT只能使用低溫銀漿。需要說明的是,由于低溫銀漿的壁壘高,格局壟斷(日本KE占90%的市場),導(dǎo)致低溫銀漿的價格遠高于高溫銀漿。

  與此同時,HJT的銀漿使用量也高于TOPCon,截止到2020年,HJT的銀耗約240mg,而TOPCon的銀耗只有約150mg。

  由此帶來的一個結(jié)果是,銀漿直接拉開了HJT和TOPCon的成本差。根據(jù)業(yè)內(nèi)最新的測算數(shù)據(jù),TOPCon電池的銀漿成本占比為16%,而HJT達到了25%。

  而現(xiàn)在的情況表明,HJT正在擺脫銀漿的牽制,包括單價和使用量。

  解決價格問題主要靠國產(chǎn)替代。進口低溫銀漿的價格在6500元/kg以上,而國產(chǎn)價格在5000-5500元/kg左右,目前常州聚和、蘇州晶銀已經(jīng)實現(xiàn)小批量生產(chǎn),隨著規(guī)模的提升,價格很可能被打到5000元/kg之下,與高溫銀漿平價。

  在使用量上,通過多主柵技術(shù),可將HJT銀耗降至160mg,基本與TOPCon拉平了。除此之外,還可以用更便宜的銅代替部分銀,達到降低成本的作用,這便是前一段時間比較熱的銀包銅技術(shù)。通過這一技術(shù),HJT的銀耗可以進一步降至106mg。

  值得注意的是,銀包銅是低溫工藝,無法應(yīng)用在TOPCon電池上,目前適合TOPCon電池的是電鍍銅工藝,但該工藝還停留在實驗室階段,相比之下,銀包銅技術(shù)已經(jīng)導(dǎo)入產(chǎn)業(yè)了。

  根據(jù)CPIA的數(shù)據(jù),2020年HJT電池雙面低溫銀漿消耗量已經(jīng)同比下滑了超25%,今年及未來估計會以更快的速度下降。

  再來看設(shè)備端的降成本情況。

  HJT設(shè)備之所以高昂,一個重要的原因就是因為依賴進口,如果全部國產(chǎn)化,成本可能會腰斬式下滑。

  舉個例子,PECVD是HJT產(chǎn)線中價值量最高的設(shè)備(價值量占比達到50%),一臺進口PECVD設(shè)備的價格約4.8億/GW,而國產(chǎn)價格不到進口的一半,僅2億/GW。

  2018年以前,HJT設(shè)備被梅耶博格、YAC、AMAT、日本住友等海外企業(yè)把持著,當(dāng)時整個產(chǎn)線的設(shè)備成本約10-20億/GW。

  2019年以后,以邁為股份為代表的中國企業(yè)開始進入供應(yīng)鏈,產(chǎn)線成本直接降到了10億/GW以下。就在前幾天,邁為股份和REC集團簽訂了400MW HJT電池整線設(shè)備訂單。

  REC是歐洲最大電池組件制造公司,擁有全球首個500MW以上的HJT量產(chǎn)項目。邁為股份能夠為REC供貨,說明中國光伏設(shè)備企業(yè)已經(jīng)比肩甚至超過了國外水平。

  目前HJT設(shè)備成本已經(jīng)降至5億/GW左右,隨著后期規(guī)模的提升,HJT設(shè)備成本還有望進一步下滑。

  綜合以上所有信息,HJT降成本路徑清晰且推進的很快,這也就意味著HJT的成本劣勢可能超預(yù)期填平。根據(jù)華晟新能源的測算,到2022年,HJT電池的單位成本有望降至0.65元/W,屆時將完全有能力和PERC電池正面競爭。

  春江水暖鴨先知。

  一代光伏技術(shù)有一代設(shè)備,設(shè)備訂單的起量是產(chǎn)業(yè)化加速最直接、最有效的信號。REC的訂單就是一個重要標(biāo)志,根據(jù)浙商證券的預(yù)測,未來五年,HJT設(shè)備行業(yè)的復(fù)合增速將超80%。

  與之并行的是,原有產(chǎn)業(yè)格局可能會發(fā)生震蕩,華晟新能源、鈞石能源、愛康科技等在HJT電池積極布局的新銳有望給隆基、通威、晶科等老炮帶來壓力。


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