在隆基力挺BC电池技术后,中游电池片环节又将迎来怎样的波动?

能源向导 2023-10-30
4146 字丨阅读本文需 10 分钟

BC路线作为未来光伏电池重要的提效路径之一,优势在于可以提高电池的短路电流,并可以与TOPCon、HJT技术相结合,兼容性较好。IBC技术对背面N、P区图形化的精度以及金属化方案都有较高要求,工艺难度较高,具备一定壁垒。BC电池具备高功率及美观性的特点,能够在海外分布式市场享受较高溢价。目前国内爱旭、隆基BC电池量产布局相对领先,我们预计24年下半年行业BC产能将逐步放量。

1 BC,在技术路线升级之外的新一代叠加型技术

BC电池被隆基抬到了如此高度,那么,它究竟是一种什么样的技术,与HJT、TOPCon又有何异同?

根据基底硅片的不同,光伏电池可分为P型和N型,P型电池就是在P型硅片(掺杂3价元素)制备n+/p结构的电池,P型电池使用磷扩散工艺,主要代表为早期的铝背场电池和目前主流的PERC电池,极限转换效率为24.5%。2015年之前,BSF电池占据90%市场,2016年PERC电池开始发力,到2020年PERC电池占比超过85%。P型有着电池工艺比较简单、成本低的优点,但是效率提升也面临着瓶颈。

而N型电池则是使用硼扩散工艺,在N型硅片(掺杂5价元素)上制备p+/n结构,使用更为优质的硅片,增加SE工艺,与P型电池相比具有转换率高、双面率高、寿命更长等优点。目前,为追求更高的收益,市场正在从P型向N型转型,但过去留下的P型电池产能应如何处理或者转型也是各大企业需要考虑的问题。

自光伏电池从P型向N型转型开始,率先获得企业和大众关注的是TOPCon和HJT电池。

TOPCon电池是对原有的PERC电池的升级,在金属电极接触区域,制备一层超薄隧穿氧化层和高掺杂的多晶硅薄膜,形成钝化接触结构,进而提升发电效率,工艺较为繁杂,但可由perc产线升级而来;而HJT电池,则是一种采用HIT结构的硅太阳能电池,在晶体硅上沉积非晶硅薄膜。综合了晶体硅电池与薄膜电池的核心竞争力,且工艺步骤仅需4步,费用低,稳定性高,但需要从头重建产线。

而在TOPCon与HJT发展落地的同时,光伏行业企业并没有暂停除技术路线以外的其他探索,为追求更高的效率不断革新,各企业加快研发脚步,新的电池改良方法不断涌现。而BC电池便是其中之一,BC(Back contact)电池以N型为衬底,是一种能够提高光伏电池效率和性能的太阳能电池的平台型技术(并非同HJT、TOPCon一样的新技术路线),即可与多种技术路线叠加形成HBC、PBC、HPBC、TBC、ABC电池。

它与传统的晶硅光伏电池不同的是,电极全部位于电池的反面,正面采用SiNx/SiOx双层减反钝化薄膜,没有金属电极遮挡,完全暴露在阳光下,带来更大的有效发电面积,大大提高了光的吸收效率,因减少了电流传输路径还能降低电阻。自1975年这项技术被提出以来,经多年发展,不断研发,通过不同的技术路线,BC电池衍生出很多细分门类,共同推动BC电池成为下一代主流光伏电池,其中,BC技术路线的基石是IBC技术。

1984年,斯坦福大学教授Swanson研发出类似IBC的点接触太阳电池,聚光效率大大提高,随后,他创立了当今IBC领域领军企业Sun Power。随着市场逐渐认可N型光伏电池片,适用于N型电池片的IBC登上了更大的舞台,Sun Power将原太阳能电池制造业务独立出来,成立Maxeon.O,主攻IBC电池并且取得较好成果,IBC产品较PERC产品均价高出0.15美元/W以上,2023年一季度溢价更是高达0.44美元/W。

IBC的技术工艺主要通过背面图形化工艺将p+发射极、n+背场区以及银栅线放置于电池背面, 是电池背面图形结构的变化。而TOPCon、HJT、PERC三种电池技术路线则主要是通过改变电池钝化的膜层结构,实现效率以及其他特性的改变。

由于IBC电池背面图形化工艺难度较大、工序多,导致投资生产成本较高,大规模量产对于企业的压力很大,所幸IBC电池工艺具有很好的兼容性,因此,各企业为降低成本,选择将IBC继续优化,例如将TOPCon钝化接触技术与IBC相结合可研发TBC、HPBC、ABC。

不过,BC电池并非都是优点,也存在着技术上和成本上的缺点,与TOPCon和HJT电池相比,BC电池由于背面被金属电极阻挡,BC电池很难实现高于50%的双面效率,总发电能力较弱;BC电池由于结构复杂和工艺难度高,企业对于生产线设备的投资相对较高,目前,形成大规模生产的难度较大。

2 Sunpower最早量产,国内爱旭、隆基有望率先放量

IBC电池成本高,量产难度大,实现低成本量产的企业并不多

虽然IBC电池转换效率较高,但由于背面图形化工艺难度较大,且成本较高,因此目前实现大规模低成本量产的企业数量并不多。 SunPower在其早期研发基础上,2004年研发出A-300系列IBC电池产品。该电池采用点接触和丝网印刷技术,电池面积为148.9cm², 最高效率为21.5%。2007年,SunPower公司经过对A-300 IBC电池工艺的优化和改进,研发出可量产的平均效率22.4%的第二代IBC电池。 2014年,其在N型CZ硅片上制备的第三代IBC(Maxeon Gen 3)电池,并将硅片厚度减薄至145μm,面积121 cm²,最高效率可达25%。

Sunpower量产时间最早,并不断优化电池结构

2019年SunPower对电池、组件生产部门拆分为新实体Maxeon,并于同年推出Gen5&Gen6,采用更大尺寸硅片以及更为简化的工艺 流程,进一步降低了制造成本。目前,Maxeon计划推出Gen7(Maxeon7),有望通过优化电池结构,在简化生产工艺、降低成本的同 时,也使电池具有了更高效率。

Maxeon7采用新型金属化工艺,进一步降低成本

Gen7电池又名Maxeon7,该电池在效率方面进一步优化,达到了26%的量产效率;同时采用新型低成本金属化工艺,以铜栅线替代 银栅线,降低了金属化成本;相较于此前的Gen5&Gen6,Maxeon7采用更简化的生产工艺,从而进一步降低成本,同时该电池技术也能 够应用于G12硅片。

爱旭ABC组件功率优势明显,2023年底左右有望形成25GW产能

爱旭股份于2022年6月发布ABC组件,并依据终端客户类型,产品可进一步分为“黑洞”和“白洞”,其中“黑洞”产品采用黑色背 板,组件功率较“白洞”产品有轻微损失但“颜值”更高,适合对美观性要求更高的户用分布式客户;“白洞”产品采用白色背板,具 有ABC电池本身正面无栅线的美观性的同时发电功率也高于“黑洞”产品,更适合于对发电功率要求更高的工商业分布式客户。另外,公司于2023年5月SNEC展上推出ABC双面双玻白色背板组件产品,组件交付功率可以达到605-620W ,突破了BC组件过往多 适用于分布式场景的局限,进一步打开产品市场空间。

隆基HPBC已投产,2023年出货预计15GW左右

隆基绿能于2022年11月发布HPBC电池,以及采用HPBC电池制成的HIMO6组件,采用P型IBC结构,组件功率达到580W以上。隆基 HPBC西咸项目30GW产能目前已经投产,2023年公司HPBC组件出货有望达到15GW,在全年组件出货中的占比有望达到15-20%。 目前公司储备电池项目包括铜川12GW,西咸50GW,西安2*12GW,将于2024年下半年开始逐步投产,预计将大部分采用BC技术。

3 光伏组件竞争仍然百家争鸣

在隆基的力挺之下,BC电池也从过去籍籍无名的“小卒”加入了HJT与TOPCon之间的楚汉对峙,逐渐形成了“三国杀”的格局,而其中每条技术路线都有其忠实的簇拥者。

TOPCon作为目前最主流的技术路线,因其转化效率高,兼具可由perc添加生产步骤转化的优势,自然受到了最多厂商的追捧,是最火热的技术路线。

许多企业为了追求市场份额,纷纷投资建设TOPCon电池生产线,以期在快速增长的市场中占得一席之地。于是,自2023年起,TOPCon大幅扩产,产业化进展迅速,一线厂商产能布局领先,晶澳科技56GW、天合光能30GW、晶科能源21GW等TOPCon量产线均计划于2023年落地。

但在电池片厂商由perc转为TOPCon扩产的同时,很多传统光伏企业盲目追求TOPCon技术,但由于技术掌握不够深入,生产线效率低下,导致产能过剩,而相关“内卷”情况目前虽然尚未发生,但在今年如此多的产能落地后,2025年必将迎来“腥风血雨”。

而TOPCon技术路线的未来,实际上也可以轻松预知。短期内,TOPCon的盈利还是可以维持的,但在1—2年后,随着市场竞争的加剧,产业将进一步整合,一些低效的生产线将被淘汰,优胜劣汰的市场法则将在未来几年得到充分体现。而从长期来看,TOPCon与BC工艺比较兼容,最终有望也进入BC电池的怀抱之中。

与TOPCon的前身与后世有迹可循不同,HJT算得上是完全的新玩意,但却拥有着更高的天花板。在今年7月下旬的CPIA异质结论坛上,众多设备与组件企业对HJT技术的成本极值下调、效率极值上调,降本增效空间再次扩大,而这样一个新技术,也自然引起了新入局企业的关注,但作为大规模落地的新技术,HJT降本增效的方法与时间点更让人关心。

在降本方面,HJT主要有浆料降本与靶材降本两条路可走。浆料降本主要途径为0BB降本,利用内嵌铜线的聚合物薄膜代替主栅,优化了细栅的宽度和间距,减少了电池遮光面积和电阻损失,带来电池效率的提升和浆料耗量的节省。截至目前最领先的企业为东方日升,为0.08元/W,预计24年上半年降至0.05元/W。

靶材降本则依靠设备+叠层膜+铟回收共同助力,当前行业平均0.03元/W,预计24年0.015-0.02元/W,远期可降至0.002元/W以下。

综上,预计HJT非硅成本23年底有望降至0.23-0.24元/W,24年底有望降至0.18-0.21元/W。同时,后续若HJT以上降本进度超预期,不排除设备厂商降价放量带来折旧成本进一步下降。

而在提效环节中,短期中期长期有着不同的提效路径,短期内提效主要看双面微晶,预计提效达1%,23年导入量产,当前结合双面微晶的最高效率已达26.49%;中期提效主要依靠铜电镀,预计提效0.6%,量产难点目前来看有半数已基本得到解决;而在远期则要依靠钙钛矿叠层技术,预计提效3%-5%,但当前难点在于钙钛矿层镀膜,短期内难以突破。

总的来说,目前HJT正驶在降本增效的快车道上,产业化进程或将加速。

而相对于HJT与TOPCon效率更高但量产难度更大的BC电池来说,目前除少量几家企业完成量产、正在放量外,绝大多数电池片企业仍处于试产或实验室的阶段。

需要明确的是,对BC更准确的定位应该是一种“晶硅电池工艺”,而不是一种“独立电池技术路线”,BC完全可以与HJT、TOPCon、叠层等技术工艺结合,以实现更极致的转化效率,但是由于BC生产工序多、涉及辅材/设备的大量变化,产业链供应体系丰富度目前相对较低,因此要做好的难度非常大,属于“困难但正确”的选择。

在相关玩家中,国内主要为隆基和爱旭,隆基目前已经在建一个年产30GW的BC电池产能,在今年年底将会全面完成,项目上马后预计月产能达2.2GW,即每年25GW。此外,珠海、义乌、济南也有相关BC电池产线正在布局之中,可以说隆基确实下了不小的注,也会引起发展BC电池的风潮。而在海外,maxeon也有着11GW的产能,随着新产线走向成熟,也是稳定的BC产能出处。

而在隆基的发声后,中来、天合、横店东磁等企业也随之开启BC电池产能推进,可以说,隆基作为龙头企业,对BC电池的扩产与预期的扭转,起到了一锤定音的作用。

同时,隆基的表态可能令当前一股脑扩产TOPCon的企业放慢脚步重新审视大规模扩产的技术路线选择,同时也会让部分在强烈的招商引资诉求下容易“头脑发热”的地方政府,在项目审批、资金/资源供给层面做出更审慎的决策,从而从内外部一起对当前TOPCon的扩产节奏产生一定程度的抑制,进而令存量电池产能维持相对高盈利的周期得到延长。

不过,虽然隆基有着“一呼百应”的市场地位,但从二级市场投资的角度来看,国内BC路线的另一龙头——爱旭股份在同样拥有产能与技术的同时,相关公司估值弹性更大。

爱旭股份主要研究方向为不同于隆基HPBC的ABC,且已有多年积累。据专家调研报告,产能方面,珠海6.5W的电池已经基本达产,新投产的3.5GW产能,设备在安装调试的过程中,大概在九月底可以全部的投产。此外,珠海还有5GW组件的产能设备全部建成投产了,目前在逐步达产过程中,另外5GW组件产能设备也在九月底开始安装,也就是说在年底公司在珠海可以做到15GW组件产能加上10GW电池产能。

而在良率方面,公司佛山电池已经达到了97.5%的良率,组件端可以做到98%以上的良率,而珠海厂的相关良率也在快速攀升。

不过,目前三种主流路线均有大量的支持者与参与者,每家企业都会站在自身的立场上选择最合适的技术路线,但从当前来看,仍然会保持和当前相同的百舸争流,不相上下的格局。

文章来源: 奇偶派,银创新兴,未来智库

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