爱旭股份开创并坚守的ABC技术,能否使光伏产业格局再生变?

NE人 2023-12-13
4358 字丨阅读本文需 11 分钟

在光伏行业,随着技术的不断进步,我们经常听到关于新的电池技术和组件类型的讨论,其中之一就是ABC电池。ABC代表的是All Back Contact,这是一种由爱旭科技开创的高效电池技术。今天,我们将深入探讨ABC电池的原理和特点。

一、什么是ABC电池

ABC是 All Back Contact的缩写,是属于爱旭独有的一种高效电池技术。

ABC(All Back Contact),是爱旭基于N型衬底硅片技术,在BC类电池结构上开发出的一种新型电池结构技术,属于新一代电池结构技术,拥有更高的开压和填充因子,更好的图形化技术, 无栅线的结构可以使得电池具有更好的光线吸收能力,从而实现在当前可量产的电池结构中拥有高的转换效率,是晶硅电池的巅峰技术之一。

ABC电池当前阶段的量产效率26.5%, 属于行业内电池量产效率绝对领先第一梯队序列。

按照电池结构的效率损失计算以及内部的实验结果,ABC电池未来的最高量产效率可达硅基单结电池的量产效率极限27%,是硅基单结电池技术路线中,效率潜力最高的一个技术路线之一。

ABC电池技术路线是一条有着很大发展潜力的技术路线,可以做为未来叠层路线的优质基底,在叠层路线上,叠加其它新型电池技术后,可以实现更高的转换效率。

无银化,为了降低金属化的成本,爱旭开创性地采用了无银化技术,攻克诸多技术难题,首次在光伏行业推出了可量产的无银金属化技术,解决了阻碍光伏产业大规模发展的“银耗”问题,为实现更优度电成本的新能源电力提供一份属于爱旭自己的力量。

二、ABC组件的特点

正面无栅线,组件美观度更高;

更高的转换效率,使得同样尺寸下,ABC组件的功率最高,转换效率最高;

更低的功率温度系数,-0.29%/℃的温度系数,使得组件在工作时候,受温度影响的功率损失更低,与传统电池组件相比具有更低的温度系数(-0.34%/℃),ABC组件温度系数-0.278%/℃(TUV莱茵测试值);

更高的开压,使得组件功率输出时候,可以更早的达到逆变器的启动电压,更晚的达到逆变器的停止电压,使得能量的收集效率近一步提升;

更低的衰减系数,首年小于1%(PERC 2%),经年小于0.35%(PERC 0.55%),使得组件在全生命周期内的功率输出更高;

更长的功率质保年限,30年的功率输出保证,保障项目的更高更稳定功率输出;

高可靠性更高,新一代N型组件,极低的LID衰减,背焊接技术带来更低的焊接应力,让组件在长期使用过程中,大幅度降低温度变化叠加焊接点应力导致的电池EL现象,使得组件的可靠性更高;

ABC组件的价值点:

高效,同样面积带来更高的装机功率,从而发电量更高,量产转换效率23.6%,M10 72版型最高量产功率610W;

美观,正面无栅线,组件更美观;

多发电,更低的衰减率,更低的温度系数,更长的功率质保,带来了生命周期内更多的电力输出;

三、ABC组件的客户价值

①更高的转换效率,带来的客户屋顶面积利用率的提升,也就是同样的面积,可以实现更高的装机容量,相比较PERC组件,可带来接近10%的提升

②单块更高的功率,带来安装效率的提升,同样安装一瓦组件,每瓦的人工安装成本下降,得以下降,预计下降10%左右

③同样面积,更高的装机功率,带来系统的BOS成本的下降,使用高效ABC组件后,在直流侧,光伏电缆的用量,在组件数量不变的情况下,由于装机量的提升,电缆的每瓦用量得以降低,支架也是同样的理由,带来的单瓦用量的下降,逆变器等电器设备,考虑到容配比的调整,可实现逆变器数量不变,同样,分摊至单瓦的用量得以降低,从而整体降低了系统的BOS成本,综合来讲,ABC组件比P型PERC在BOS上可降低5-7%

④同样面积,同样数量,更高的装机功率,对于屋顶租赁型的项目,由于组件效率的提升,对比于同尺寸PERC组件,单块组件屋顶租赁费用可下降10%左右,对比于Topcon,单块组件的屋顶租赁费用可减低5%左右

⑤正面无栅线的结构,系统美观度更高,且有外观更友好的纯黑组件供客户选择

⑥得益于更低温度系数,更低衰减,更高开压带来的更早发电,根据佛山从11月开始的实证对比电站数据证明,相比较于PERC,高效ABC组件每瓦发电增益可达3%以上

四、爱旭股份:开创并坚守ABC

今年5月,爱旭股份发布ABC单玻组件,以24.27%转换效率创下纪录,引发业界广泛关注。

作为技术密集型行业,光伏自诞生以来,围绕技术创新展开的竞赛从未停歇:隧道氧化物钝化接触电池(TOPCon)、异质结电池(HJT)以及背接触(BC)电池……头部公司选择着不同的技术路线进行重点布局。

面对主流PERC电池技术转换效率已接近理论量产效率极限的情况,和国内外迫切的新能源发展需求以及光伏行业竞争形势,爱旭选择了BC路线,并研发出具有完全自主知识产权的ABC电池技术。

“ABC是 All Back Contact的缩写,基于N型衬底硅片技术,在BC类电池结构上开发出的一种新型电池结构技术,是晶硅电池的巅峰技术之一。”盛建介绍。

“当爱旭股份提出这条技术路线的时候,很多行业专家都不太看好。大家的担忧不是没有道理,突然选择这么难的技术,在成本竞争中如何取胜,如何说服客户认同这项技术,都是当时摆在面前的难题。”盛建回忆道,“但其实我们从开始技术调研到大量投入,中间经历了一个很漫长的过程,内部进行了很充分的研讨。”

众所周知,BC电池结构一直存在工艺复杂、成本高等难题。在TOPCon、HJT为主的市场格局下,至于爱旭股份为什么选择了BC路线?盛建向记者表示说,企业选择一项新技术时,一般都会综合考虑两个点:一是技术的先进性,二是成本的适配性。而爱旭股份首先考量了量产技术是否成熟、效率极限是否够高以及是否会被轻易替代这几个因素,得到的结论是我们判断背接触技术是单结晶硅技术的一个终极技术。

盛建介绍,BC电池本质上是因为产品正面没有栅线,不管太阳光从任何角度入射,都不会存在栅线反射的情况,因此可以让发电效益大幅提升。

在他看来,形成迭代级技术,首先发电效率和整个系统的发电成本是主要因素,并且能形成产业生态,并且生态圈内各企业能在自己所在的环节不断精进,共同在某个时点上达到各自的目标。如果这些条件都具备,技术路线成功的可能性就比较大。而ABC技术拥有更高的开压和填充因子,更好的图形化技术,无栅线的结构可以使得电池具有更好的光线吸收能力,从而实现在当前可量产的电池结构中拥有最高的转换效率。

再说成本。爱旭股份中报提到“公司力争2024年6月ABC电池及组件成本和TOPCon打平。”公司匹配ABC电池技术的新一代硅片、组件技术已完成实验室开发工作,四季度可进入量产实验阶段,预计可以支持2024年组件功率较目前提升20—30瓦。

据悉,爱旭股份珠海首期6.5GW ABC电池项目已实现投产,平均量产转化效率达到26.5%。随着新产品的陆续投产,爱旭股份正不断完成对光伏行业技术边界的突破。

BC技术的理论极限转换效率为29.4%,爱旭股份目前已经做到领先的电池端量产效率26.5%以上,后续仍有较大提升空间。盛建透露,未来3年(2025—2026年)有望将把量产效率突破28%,并保持领先优势。

五、ABC走差异化路线


(一)投产进度和扩产情况

珠海工厂6.5GW于去年10月份投产,期间设备和工艺调试耗时较久,去年年底又逢新冠疫情爆发,投产爬坡进度稍微慢于预期。截止3月初,工厂开动9条生产线,约1.5W已经完全投产,稼动率70%。剩余5GW已经基本完成设备和工艺调试,并且做完首片和试跑片工作,加液开动机器后就可以批量生产。通过上游硅片厂商验证,23年Q1进货N型硅片约0.6GW。目前,ABC电池片月产能105MW(含中试线),如果本月适度爬坡,一季度产能预计有0.3-0.5GW。

目前,ABC组件产能主要为中试线500MW和部分代工(代工产能不明,预计不高于500MW),合计按照1GW算,ABC组件月产能为83MW,季度产能为0.25GW。珠海工厂新增ABC组件车间9万方在建,目前已经封顶,并做完地平。接下来就是进设备、安装调试,有望于3月底交付使用,预计组件产能为5-6GW。

根据年报披露,23年将新增18.5GW的ABC电池片产能,今年年底将形成25GW电池片产能和25GW组件产能。2025年年底形成120-150GW的电池产能。顺带提一句,22年年报在ABC良率、成本和盈利预期这些短期信息方面只字未提,但是在扩产、转型和经营策略这些中长期规划方面诚意满满。

(二)产品对比和优劣分析

1.ABC在功率和效率层面遥遥领先于市场同规格产品。

ABC明星产品有两档:黑洞系列-54规格(430W-450W),户用首选;白洞系列-72规格(590W-610W),工商业首选。产品销售策略异常清晰:海外优先,户用优先。明星产品的具体规格如下:

最高功率为REC HJT产品430W,这是ABC黑洞系列的最低功率。ABC最高功率450W比横店东磁PERC黑组件最高功率410W高9.76%。

除ABC外的其他产品中,最高功率为晶科能源 TOPCon产品585W(ABC白洞系列最低功率为590W)。ABC最高功率610W比隆基绿能PERC最高功率555W多出55W,功率提升9.9%。

总结来看,从功率和转换效率角度来讲,HPBC、Topcon、HJT和IBC的上限,是ABC的下限。

组件效率呈正态分布,一般而言,产品规格书上居中规格为主流出货规格,最高规格不一定能够批量出货。以182-72规格非黑组件为例,从亚洲光伏展现场各家市场销售人员了解到:隆基HPBC探险家主流出货为565W,最高规格580W几乎无货,科学家系列全系无货;晶澳TOPCon主流出货为570 W,最高规格580W虽标注在产品规格书中但是暂时无法出货;爱旭ABC主流出货为600W。以上述N型主流出货的组件功率进行横向对比,在同等规格下,ABC分别比隆基HPBC、晶澳TOPCon功率高6.19%和5.26%。

2.ABC参数均衡,高颜值,综合产品力强。

N型和P型区别比较明显,有着更低的温度系数,在同等光照条件下发电量增益更多,尤其是高辐照的夏季时令;有着更低的衰减率,有着更好的功率质保和产品质保。我们按照参数不同,主观将图表中的黑组件分为四档:

第一档:以PERC打底,温度系数和衰减一致但弱于N型,功率相差5W,正面有栅线,美观度一般,以横店东磁和天合光能两个产品为代表。在欧洲,虽然天合光能广告打的满天飞,但黑组件销售方面,横店东磁明显领先很多,产品更受客户青睐。

第二档:TOPCon和HPBC有着趋同的参数,功率一致,温度系数和衰减大体相同,美观度方面HPBC正面无栅线稍强于TOPCon,以隆基绿能和中来股份两个产品为代表。总体而言,强于第一档,但又明显弱于第三档和第四档。从销售角度看,目前隆基HPBC订单一般,市场情况一般,普遍反映定价过高,二季度有望降价。

第三档:HJT和IBC产品功率相当,但是有着明显优异的衰减率表现和品控质保,尤其是IBC Maxeon系列的黑组件产品,在2020年初经历质量安全事故后,公司于22年宣布对Maxeon系列提供40产品和功率质保。HJT正面有栅线,美观度方面不如IBC,但功率高出5W。品控方面,IBC更接近半导体制程,成本更高,品控一流、独霸全球。在全球高端市场,REC和SUNPOWER几乎是并驾齐驱。

第四档:与REC的Pure-R和SUNPOWER的Maxeon产品对比,ABC在温度系数、衰减率方面存在差距,但是由于功率和效率的遥遥领先,可以持续带来功率领先(Pure-R、Maxeon和ABC在第25年的功率分别为396W、389W和407W)。另外,在美观度方面,ABC表现更加优秀。

3.ABC产品总结

第一,在欧洲,黑组件起码溢价10欧分;在美国,黑组件起码溢价0.15美元。ABC作为高颜值组件,可以凭借更高效率和正面无栅线的设计获得更高溢价。

第二,同规格情形下,ABC量产电池效率和组件效率远远领先同行。与PERC相比,ABC同等面积多装10%,同容量(同标称功率)多发点3%-5%。换言之,全生命周期,ABC相比同尺寸PERC多发点13%-15%。根据某电站实证数据表明,在数据统计的3个月区间,ABC比PERC发电量高15.2%。关于ABC与TOPCon、IBC和HJT的发电量增益比较,有待于公司通过实证数据进行比较分析。

第三,由于黑组件品控要求更高,导致良率低于白洞系列。ABC黑洞系列良率在90%左右,白洞系列良率在95%左右,未来提升空间较大。ABC非硅成本在0.2元/瓦-0.22元/瓦,未来降本空间较大。由于组件封测和激光切割对N型硅片损耗较大,导致ABC的CTM loss较大(黑洞450W的CTM约为95%,白洞610W 的CTM约为97%),未来提升空间较大。

第四,ABC的市场定位是海内外中高端客户,尤其是高电价国家。ABC劣势在于双面率较低,目前适合走差异化分布式路线。ABC能否通过技术优化提升双面率并降低非硅成本,从而参与地面电站的竞争,需要公司明确和引导。

总结而言,ABC将以绝对优势的成本控制(成本优势),以远低于Maxeon和Pure-R的出厂价(价格优势),碾压全球同规格产品的功率和发电增益表现(产品优势),高于同规格黑组件产品的美观度(颜值优势),辅以同规格产品中上表现水平的温度系数、衰减表现和品质保障,通过完全差异化的路径和打法,有可能迅速抢占海外中、高端分布式市场份额,放大出货量。

文章来源: 大洋生活,海涵说2022,中国能源产业发展网

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