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新一代光伏电池将量产是否再次重塑光伏产业格局

作者:027dns     阅览次数:374      发布时间:2020-11-02     [返回上一页]

  十年间,光伏企业龙头榜已更迭三轮,HJT电池会重塑光伏产业格局吗?业内人士认为,两年左右可见分晓。

  新一代光伏技术——HJT电池已到商业化量产前夕。

  光伏技术革新往往带来产业格局变迁。在多次技术进步的推动下,光伏龙头企业榜单在近十年已更迭三轮。量产后的HJT电池,会再次重塑光伏产业格局吗?

  多位接受《财经》记者采访的业内人士认为,HJT电池的成本将在两年左右低于目前市场占有率最高的PERC电池,届时未布局HJT电池的今日之龙头企业,将会面临更强大的挑战者,地位将开始动摇。

  HJT(Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer) 是利用晶体硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太阳能电池,是结合了薄膜太阳能技术的单晶硅电池。

  HJT电池结构示意图,其特征是以光照射侧的p-i型a-Si:H膜(膜厚5-l0nm)和背面侧的i-n型a-Si:H膜(膜厚5-l0nm)夹住晶体硅片,在两侧的顶层形成透明的电极和集电极,构成具有对称结构的HIT太阳能电池。

  HJT电池结构示意图,其特征是以光照射侧的p-i型a-Si:H膜(膜厚5-l0nm)和背面侧的i-n型a-Si:H膜(膜厚5-l0nm)夹住晶体硅片,在两侧的顶层形成透明的电极和集电极,构成具有对称结构的HIT太阳能电池。

       PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)是指发射极及背面钝化电池,是目前量产效率最高的单晶硅电池。

  HJT电池的光电转换率高于PERC电池,且衰减率更低,其劣势在于成本偏高。今年以来,HJT电池的各项成本已大幅下降,尤其是在设备投资方面。

  据SOLARZOOM 新能源智库统计,HJT相关设备在近一年里已完成国产化,总成本从去年11月的17亿元/GW,下降至4亿元/GW。

  业界对HJT电池的投资热情高涨。据光伏资讯机构智汇光伏统计,2020年以来宣布规划的HJT项目产能高达27.75GW,其积累总规划产能超过52GW。这一数字接近2019年中国光伏电池片总产量108.6GW的一半。

  不过,HJT电池并未受到龙头企业的重视,还有业内人士认为HJT电池成本下降的速度并不会很快。除了光伏电池市场份额最大的通威股份(600438.SH)已开建1GW量产的HJT电池产线,其他布局HJT电池的企业多为二三线企业,以及新进入者。

  光伏硅片和组件市场份额最大的隆基股份(601012.SH)仍然坚持全产线生产PERC电池相关产品。隆基股份总裁李振国对《财经》记者表示,隆基有关注HJT的实验室,但我们不会去建设不具有经济性的产线。如果HJT电池成本能够大幅降低,我们也能很快做好布局。不过,我们对PERC电池转换率提高和成本下降的前景更有信心。

  看好HJT电池人士认为,其成为下一代主流电池的趋势是肯定的,取代PERC电池只是时间问题。“光伏电池技术的变革往往由中小企业发起,这也是中小企业的机遇。历史已证明技术能够改革产业格局。” 中科院电工所太阳电池研究部主任王文静对《财经》记者说。

  十年前,尚德、英利是光伏行业的龙头;五年前,协鑫以新型硅料技术成为规模最大、最具影响力的光伏企业;近两年,隆基以单晶硅取胜,成为当前市值最大、市场占有率最高的光伏企业。随着技术变迁,前两轮的行业龙头已沦为二三线企业,甚至被淘汰;下一轮电池技术变迁会带来什么,尚未可知。

  01

  HJT电池已达量产边界

  2020年被业内称为HJT产业化元年,新建或计划新建的HJT项目蜂拥而至。

  据光伏行业协会统计,2020年上半年有6家企业宣布计划投建超过10GW的HJT电池项目。智汇光伏的统计数据更庞大:截至今年9月,今年宣布新建的HJT电池产能规划为27.75GW。加上之前已有产能及之前宣布的产能规划,HJT电池的总规划产能已经超过52GW。

  在规划产能极速膨胀之前,HJT电池产量占光伏电池总产量的比重刚超过1%。此前HJT电池的产线均为1GW以下的中试产线,达到或超过1GW的产线被认为是大规模商业化量产的标志。多位业内人士告诉《财经》记者,中国企业的首条1GW以上级别的HJT电池产线有望在明年建成投产。

  一般而言,新产品上市要经历试验样品、中试产线、大规模量产三个阶段。

  国际咨询公司IHS Markit的数据显示,目前全球HJT电池已建成产能2.3GW,其中中国约2.2GW,开工率为60%-65%。该公司高级分析师胡丹对《财经》记者表示,HJT电池在2020年到2022年之间的年产量增长预计将达到40%-50%。

  目前HJT电池产量最大的中国企业是东方日升(300118.SZ)。2020年以来,东方日升销售的HJT组件为0.07GW。该公司全球市场总监庄英宏告诉《财经》记者,公司2020年的HJT电池组件出货量可以达到0.1GW。

  东方日升年产2.5GW的HJT电池与组件项目已于2019年8月在浙江省宁波市开工,总投资33亿元。目前,该项目一期500MW产线已完成设备调试,开始生产。庄英宏表示,明年项目将实现量产,产能可达1GW。

  除了东方日升,中利集团、天合光能(688599.SH)、爱康科技(002610.SZ)、比太科技、钧石能源、山煤国际、通威股份等多家企业均已宣布投资新建GW级的HJT相关项目。目前,全国有接近10GW的HJT电池产能在建。

  某光伏电池企业智能化生产车间

  作为光伏电池市场份额最大的企业,通威股份对HJT电池的布局受到业内关注。该公司于2018年11月在成都开建1GWHJT电池项目,其中一期产能0.2GW。2019年6月20日,通威股份宣布首片HJT电池下线。此外,该公司在合肥的工厂也于今年5月份开建0.2GW的HJT电池相关产线。

  多位业内人士透露,通威股份在成都的1GWHJT电池产线目前已完成设备招标,进入建设阶段。对此,通威股份拒绝了《财经》记者的采访请求。

  新能源智库SOLARZOOM光储亿家创始人刘昶对《财经》记者表示,通威股份还准备了10GWHJT电池规模扩张的产业链配套。一旦此次启动的1GW产线获得较好运营,其产线规模必将扩大。这代表了PERC电池企业向HJT转型的趋势。

  HJT电池的实验室最高效率纪录由汉能集团在2019年创造。由于汉能集团经营不善,其HJT电池已陷入停滞。不过,汉能集团技术人员去年11月公布了HJT电池的某些核心技术,助推了HJT电池产业的发展,汉能集团的相关技术人员也加入了一些新兴HJT电池企业。

  HJT概念受到了资本市场的热捧。近期,山煤国际(600546.SH)、东方日升、迈为股份(300751.SZ)等多家HJT电池相关上市公司涨停。新能源智库SOLARZOOM 编制的HJT相关公司指数今年年初以来涨幅103%,远超沪深两市的涨幅均值。

  02

  成为新一代主流电池的两大挑战

  量产后的HJT电池能否成为新一代主流光伏电池,取决于两大因素:一是成本能否低于目前主流的PERC电池;二是转换效率能否继续保持对PERC的明显优势。

  据IHS Markit测算,目前产线产出的HJT电池转换效率在24%左右,比PERC电池高两到三个百分点;单位制造成本比PERC电池高两成。胡丹表示,HJT电池的性价比目前低于PERC电池,异质结的性价比需要等产业链配套,规模扩大实现成本竞争力。难以判断HJT的性价比何时才能达到甚至反超PERC。

  HJT电池成本主要包括自硅料、浆料、折旧和靶材,分别占总成本的47%、24%、6%和5%。中信建投证券发布的研报称,HJT电池的硅料成本可通过减薄硅片的方式下降,未来减薄空间约为45%;浆料成本的降低空间主要来自减量和降价,未来减量空间为40%、降价空间为30%;折旧成本主要来自设备投资,目前进口设备整线投资水平超过 8 亿元/GW,全部国产化后成本预计将降至 5 亿元/GW。

  相关企业对HJT电池成本下降潜力持乐观态度。晋能科技是最早布局HJT电池的企业之一,该公司于2017年开建0.2GW的中试产线。目前,晋能科技HJT电池成本是PERC电池的138%,该公司计划近期将成本下降至PERC电池的108%。

  晋能科技总经理杨立友对《财经》记者表示,浆料、设备等多个因素都有较大的成本下降潜力。例如,主要依靠进口的制绒添加剂即将实现国产化,这部分成本降幅可达80%以上。另外,HJT电池的银浆耗量大约是传统电池的五倍, 通过升级技术水平即可降低银浆耗量,降幅大概在50%-70%之间。

  HJT电池和PERC电池均属单晶硅太阳能电池,两者的理论转换效率上限均为29%。中国实验室效率最高的单晶硅太阳电池纪录由汉能集团保持——25.1%,这也是6英寸HJT太阳电池的世界最高效率。

  多位业界人士认为,量产PERC电池的效率已逼近天花板,进一步提升的空间有限。PERC电池目前平均量产转换效率为22.4%-22.5%,最高效率接近23%。王文静说,23%或许是PERC电池的瓶颈,继续提高效率的难度明显增加。目前HJT电池量产效率基本都在24%左右,保持1.5个百分点以上的效率优势,HJT电池才有望全面替代PERC电池。

  目前晋能科技的HJT中试产线平均转换效率为23.85%,预计今年年底达到24.2%。东方日升目前量产的HJT电池最高效率为24.2%。通威股份的HJT电池产线在今年4月前达到的最高转换效率为24.6%。

  

  新能源智库SOLARZOOM发布的报告称,当前HJT相比PERC电池的生产成本高0.18元/W,但在转换效率上高1.5个百分点,因此,从全生命周期里看,HJT电池成本已比PERC电池低0.08元/W左右。到2021-2022年,HJT的生产成本将与PERC持平或更低,总成本将低于PERC电池0.2元/W。

  乐观者认为,HJT电池大规模量产后,将加快对PERC电池的替代进程,两年左右的时间就有望超越PERC的性价比。王文静则认为,HJT电池性价比超越PERC电池还需要三年左右的时间。HJT电池与PERC电池将会在未来几年里互相竞争,成为并存的两大主流产品。

  03

  光伏产业格局会重塑吗?

  在光伏产业快速发展十余年里,两次技术跃迁已推动产业格局两轮洗牌。

  光伏产业第一次大洗牌始于2010年前后。2009年之前,硅料成本高昂,光伏晶硅产品成本因此居高不下,非晶硅的薄膜太阳能技术被看好。2009年,保利协鑫发明冷氢化工艺量产硅料,成本大幅下降。随后,欧美削减太阳能电价补贴,并对中国光伏企业征收惩罚性关税,中国光伏企业销量骤降。于是,高价硅料采购较多、押宝薄膜太阳能技术的光伏企业纷纷倒下,当时最大光伏企业的无锡尚德破产,英利陷入债务危机被迫重组。而享受低价硅料优势的保利协鑫逐渐成为行业龙头,并大力发展多晶硅片。

  2013年,以隆基股份为代表的新兴势力大力发展成本高但转换效率更高的单晶硅片。当年多晶硅片的市场占有率超过80%,单晶硅片不到20%。随着成本降低,单晶硅性价比逐渐超过多晶硅。从2016年开始,坚持多晶硅的保利协鑫逐渐失去市场,单晶硅PERC电池成为主流产品。是为光伏产业格局的第二次大洗牌。

  这两次技术跃迁分别发生在硅料和硅片环节,当下业内共识是:下一次技术跃迁将发生在电池环节。

  不过,除了HJT电池,其他几款新一代电池也有竞争力。晶硅电池按照硅片型号可分为N型电池和P型电池。P型电池的极致即为PERC电池,N型电池是提高转换效率的方向。与HJT同属N型电池的PERT(钝化发射极背表面全扩散电池,一种典型的双面电池)、TOPCon(隧穿氧化钝化接触技术电池)、IBC(全背电极接触晶硅太阳电池) 都有不同规模的扩产 ,尤其是TOPCon电池,实际新增产能可能超越HJT。

  颠覆以上太阳能电池材料的非晶硅电池——钙钛矿电池也受到业界高度关注。钙钛矿电池的转换效率上限更高,理论极限值为33%,钙钛矿电池和晶体硅组成的的叠层电池理论转换率极限更是高达43%。

  坚定看好HJT电池的业内人士认为,HJT和钙钛矿的叠层电池是十年内的终极太阳能电池产品,它可以实现量产28%的转换效率。因此,HJT电池产线的技术寿命可以长达十年。

  钙钛矿太阳能组件效率世界纪录保持者杭州纤纳光电科技有限公司创始人姚冀众对《财经》记者表示,不管是PERC还是HJT,钙钛矿与其叠层的电池都可以大幅提高光电转换效率,而钙钛矿材料的双层电池转化效率也可达到40%以上。假以时日,钙钛矿电池会更具有竞争力。

  从光伏产业链的角度看,电池市场是更可能被重塑的环节,电池产业集中度目前是光伏产业链里最低的,前十名企业总的市场占有率只在50%上下。

  王文静认为,电池技术革新一旦成功,光伏产业格局必将再次洗牌。新技术所带来的不确定性,使得中小企业有了逆袭的机遇。前两次技术跃迁过程中倒下的龙头企业,多是源于其旧有技术产能过大,难以掉头。如今,电池片已进入技术跃迁的新时期,龙头企业应该吸取历史教训,避免重蹈覆撤。

  但企业人士态度更谨慎一些。“HJT和PERC的竞争还没分胜负。我们想等超越PERC之后再唱高调。”某大力投资HJT电池的上市公司相关负责人说。

  来源:中国分布式能源网





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