被TOPCon风头盖过的HJT,即将崛起?

光热一家亲 2023-08-29
3583 字丨阅读本文需 9 分钟

目前,光伏行业的P型、N型电池技术同时并存,展现出不同的特点和优势。

TOPCon电池全名为隧穿氧化层钝化接触电池。资料显示,2013年由德国Frauhofer研究所提出。2015年,Frauhofer研究所研发出实验室效率25.1%的新一代TOPCon电池。2021年下半年,晶科能源、一道新能等开始大规模推出N型TOPCon电池组件。到2022年,头部电池组件企业几乎都已加入高效电池的行列。

HJT电池又称异质结电池,衬底类型是N型硅片。在工艺方面,HJT电池仅有制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜沉积和电极金属化四道工序。理论上说,HJT电池工艺步骤更少,未来可以预见能节约部分生产成本。

当前TOPCon、HJT两条技术路线孰强孰弱,一目了然:TOPCon一骑绝尘,是当前绝大多数企业的共同选择,甚至已成N型电池代名词。反观HJT,据统计,自2022年1月份至2023年8月中,前后近40家企业曾轰轰烈烈地公告,超过合计600GW的HJT异质结电池项目。

但是,HJT阵营目前分化严重,有些企业已经半途而废,有的则在资金、技术、成本等压力下苦苦挣扎,只有极少数企业,孤勇前行,继续扩张……

01

头部企业的艰难选择

HJT拥趸、明阳光伏研究院院长罗骞经常感慨:

“一直以来,在HJT阵营缺乏晶科能源这样的引领者。但是,现在这种局面可能将要改变。”

和明星企业扎堆的TOPCon相比,HJT阵营显得有些孤单。2022年,光伏组件出货量TOP10企业,没有一家纯HJT技术路线的企业。但是,TOP10中,没有一家缺席TOPCon。

纵使隆基绿能在HJT创造了多项电池转换效率的纪录;天合光能HJT技术已经研发布局10年之久,通威股份、阿特斯均宣布同时布局了TOPCon、HJT两大技术路线……但是上述这几家企业,均没有旗帜鲜明地举起过HJT技术路线的大旗。

阿特斯技术研究院院长蒋方舟讲了一通大实话:

“对于跨界干光伏的企业来说,HJT进入门槛很低,只要能盈利,就可以做;但是对于头部企业来说,门槛却很高,至少要达到Level2,甚至要达到Level3,在效率、成本、产品溢价三项指标上做得更好,投资回报不能低于TOPCon。”

通威股份光伏首席技术官邢国强也认同上述观点,头部企业要考虑的因素实在太多了。

HJT的前景即使再好,也要回到现实。企业放着正在赚钱的TOPCon不做,而去做不怎么赚钱的HJT,怎能向投资者交代呢?

经历数次光伏周期屹立不倒的大企业们都知道:稳健更重要。在一条技术路线还没有成熟时,姑且让跑得快的企业先行先试。先行者不断试错,交够了学费,找到一条正确的道路之后,自己再跟进其实也不迟。无论是PERC还是TOPCon,都是因循着这样的逻辑。

但是现在,HJT量产的条件似乎已经逐渐成熟,头部企业对HJT的态度,也正在发生微妙的变化。

阿特斯,是市场中极少数能够同时提供TOPCon和HJT组件产品的企业。当然,阿特斯的HJT组件的出货量还很少,其iHero系列产品主推54片半片规格,组件最高功率达到445W,组件效率可达22.8%。

阿特斯在刚刚发布的中报中,披露了HJT的喜讯:

目前阿特斯的 HJT 中试线已经量产,电池量产效率达到25.6%。公司通过双面微晶改造技术,实现效率的进一步提升,预计今年四季度量产效率提升至26%。不过,阿特斯官网上的主力产品均是TOPCon和PERC,并不见这款产品的身影。

通威股份今年在HJT方面亦有重大突破。

2023年6月,通威太阳能启动210半片微晶技改,搭配THC技术(全称:Tongwei HJT Cell,使用HJT技术路线的通威电池片产品),预测组件功率达到710瓦,比PERC高出55瓦,成本进一步降低。2023年8月,通威210半片双面微晶技改完成,量产效率最高达26.49%,2023年四季度THC将开启GW级量产验证。

据了解,另外还有两家TOP10的组件企业亦有可能布局GW级HJT量产组件。

如果说之前TOPCon一统江湖,大企业并未真正参与HJT,那么现在,几家头部企业HJT的量产计划和行动,算是打开了一个缺口。

这将极大提振HJT阵营的企业以及投资者们的信心。毕竟,对于大多数人而言,在自己看不明白的时候,可以相信头部企业的选择与判断。另外,包括HJT在内,任何一条技术路线,只有参与的人多了,通过技术进步不断地提质、降本才会更为迅速。

按照蒋方舟、邢国强的逻辑,现在一些企业加大布局HJT的力度,或许是因为HJT在市场竞争力方面,已经达到或赶超TOPCon,至少是有把握在未来能够赶超TOPCon。这些观点,都可以视为HJT阵营尝试发起反攻的一个积极信号。

02

降本压倒一切

HJT为什么不及TOPCon受欢迎?原因大家都清楚:转换效率没有明显提升,成本高出一大截。HJT电池技术研发的核心就是“提效降本”。

HJT工艺仅有四步:清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜制备和丝网印刷。HJT降本路线也非常清晰,业内基本达成共识——“三减一增”。具体包括:

“减银:银包铜解决方案”、“减栅:0BB工艺解决方案”、“减硅:硅片薄片化”以及“一增:UV转 光胶膜增效延寿命”。

除此之外,“低铟”、“电镀铜”等技术均为重要的HJT提效降本方案。

现在HJT降本的成果非常显著。

东方日升异质结事业部总经理杨伯川举例说:“降低金属化成本为例,东方日升异质结团队通过0BB技术、低银浆料、电镀铜等多种手段,看到了将银浆成本从之前2毛/W降至5分/W以下的巨大可能。”

杨伯川根据东方日升现有的进度和数据,预测这一目标在2024年上半年就能实现,届时异质结电池的单瓦银耗将达到惊人的7mg/W。

“减银”、“减栅”是HJT电池研发该做的事情,“减硅”似乎有点超出电池企业主业了。但是现在HJT的企业研发趋势就是向上游拓展——做硅片。

其中,华晟新能源旗帜最为鲜明,不仅布局了硅片产能,且又开发CCZ(单晶连续直拉技术)等。

通威股份在发布中报的同时也宣布在乐山的峨眉山市、五通桥区各投建16GW拉棒、切片、电池片项目。

阿特斯中报披露,基于 N 型(掺磷)硅片热处理吸杂技术,在晶体端导入多拉棒、使用 P 型单晶原料等技术,在切片端导入半棒切片、超薄硅片等技术,目标是做出适合HJT的低成本硅片。

企业做HJT电池,现在延伸到硅片,是基于HJT的独特性:

第一,硅片减薄不影响HJT电池转换效率,HJT天然适合薄硅片。HJT电池低温工艺减少了硅片受热发生翘曲的可能,所以相比TOPCon电池,HJT电池的硅片薄片化优势更为明显。

目前HJT已经导入110μm厚度的量产,未来有望降低至100μm甚至90μm,而TOPCon目前主流厚度在125μm-135μm之间。

究竟将来HJT硅片能多薄,硅片和电池片企业估计还没有完全计划好,但是做切片设备的高测股份已经向50μm的厚度去研发了。

不过,硅片也不是越薄越好。去年,隆基绿能钟宝申在杭州就曾公开表示,硅片无限度地薄会增加隐裂等风险,毕竟光伏组件是一个需要使用二三十年的产品。这个观点也代表了行业对于硅片薄片化的普遍担忧。

第二,由于HJT电池对硅片的氧含量并不敏感,因此可以采用剩余的边皮料直接切割成半片,可直接降低成本。TOPCon对硅片氧含量更为敏感,因此对边皮料切割的硅片适用度低于HJT电池。也因此,华晟能源现在可以100%使用价格更有竞争力的颗粒硅,且技术上实现了连续直拉,通过工艺改进,降低生产成本。

硅片双龙头之一的TCL中环,宣称可以生产几百种硅片,自然也是可能满足HJT电池所需要的硅片。但是现实是:TCL中环可以提供更薄硅片、较低要求的氧量硅片,但价格并不美丽。由此,HJT企业为了降本,只能自己亲自下场做硅片。

03

HJT量产箭在弦上

2023年将是HJT电池性价比临界点来临、产业化有望提速的一年。东吴证券研报指出,0BB+银包铜技术导入将大幅降低浆料成本,使得HJT非硅成本在2023年底有望与PERC/TOPCon的差距有望缩减至0.1/0.05元/W内。叠加硅片薄片化的影响,HJT有望初现扩产经济性。

HJT具有转换效率高、工艺流程短、双面率高、温度系数低、衰减率低等优势,且能和钙钛矿叠层达到更高的转换效率,有望成为未来光伏电池技术的主流方向。异质结天生面临导电性较差的问题,需要使用较多银浆来提升导电性。

银浆耗量大是目前HJT成本偏高的主要原因:HJT产线耗量约140-150mg/片,TOPCon产线耗量约120-130mg,PERC耗量70-80mg/片。HJT降本方案主要包括银包铜、铜电镀、无主栅、激光转印等技术。国海证券认为0BB+银包铜代表的降银路线是异质结在2023年降本核心,并且是开启量产的关键,当前市场对其基本面进展关注较少,存在预期差。

电池片正背面的金属电极用于导出内部电流,可分为主栅(Busbar)和副栅(又称细栅,Finger)。其中主栅主要起到汇集副栅的电流、串联的作用,副栅用于收集光生载流子。电池效率取决于遮光面积,而遮光面积取决于主栅数量*每根主栅与电池片的接触面积,银浆成本取决于主栅数量*每根主栅银耗,主栅变细能够减小表面对太阳光的阻挡、降低银浆用量,但变细会增大电阻。

无主栅(0BB)技术是2023年HJT的平台型技术,核心优势在降银,亦可提效及提升稳定性:1)去除正面主栅,可用银包铜浆料;2)细栅接触点增多,降低薄硅片隐裂,利于薄片化;3)降低遮光面积并减少细栅传输损失,组件总功率的提升。

中信建投研报称,0BB主要在组件串焊机及焊带环节会有一定变化,其中串焊机功能会发生较大变化,需要更换设备。由于0BB技术成熟后新设备回本周期较快,2025年部分存量产能也将有一定改造需求,预估2025年0BB组件串焊机市场规模有望达到120亿元。

HJT产业化过程中,金属化降本是当前最迫切任务,电镀铜作为完全无银化的颠覆性降本技术应运而生,能够有力解决异质结电池银浆成本高的痛点,符合光伏发展第一性原理。铜导电性和密度与银接近,但价格是银价格的1/100;银栅线的细化极限在20μm左右,铜栅线宽度可降低到15μm。

华泰证券研报指出,当前电镀铜处于从0到1发展阶段,但产业趋势不断增强,头部设备厂已实现向下游送样测试,我们预计随着测试结果陆续出炉,电镀铜有望逐渐成为相对确定的技术方向。预计铜电镀行业将在23年实现从0到1的突破,设备市场空间在2025年有望达到100亿元以上。

今年以来产业内加快对HJT降本增效的探索,近期行业迎来频频突破,HJT的产业化进程或将加速。4月,东方日升4GW高效25.5%异质结0BB电池实现首线贯通,0BB“升连接”工艺+背面副栅50%银含量的银包铜有望助力HJT银耗下降至10mg/W以内。6月,由太阳井全球首创的异质结铜互连大试线在客户端成功验收,促进电镀铜从实验室到产业化的转化落地。

国海证券分析指出,0BB叠加银包铜导入量产降本,有望助力HJT组件端成本与TOPCon基本打平开启量产,后续电镀铜成熟后导入量产持续迭代增效,HJT产业链将迎来从1到10的重要投资机遇。

文章来源: ​赶碳号科技,金融界,能源一号

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