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下一代光伏电池技术?TOPCon大起底: 规模化量产有望开启!今年产能或超异质结

异质结(HJT)之外,光伏业内另一项N型高效电池技术热度陡升。

对,就是它,TOPCon!业内常言“TopCon、HJT之争”,猜测二者谁将接棒PERC。不过有光伏龙头向《科创板板日报》记者表示,业内或将有新的技术公开,未来谁主天下尚不可知。

近日有研究指出,光伏电池技术路线方面,2021年将开启P型向N型迭代的趋势,迈向更高效率台阶,以TOPCon、HJT为代表的N型技术路线陆续取得突破,产业化进程有望提速。TOPCon与现有产线兼容性高,相比PERC效率提升1-1.5pct左右,可延展现有资产生命力,预计2021年PERC向TOPCon升级的趋势将更加明显。

那么,什么是TOPCon?后PERC时代,下一代大规模量产电池技术究竟是Topcon还是HJT?(还是未知的其他?)

记者从产业链各环节公司、光伏产投和研究人士多头展开调研,力求还原TOPCon产业化真实现状。

2021,TOPCon量产将启动?

由于掺杂工艺的区别,光伏电池被分为P型电池和N型电池。P型硅片制作工艺简单,成本较低,以PREC电池为代表,亦是当下光伏行业主流。

N型则素有“高效”之称,以HJT、TOPCon等为代表,但工艺更加复杂,困于成本过高一直难有大规模量产。

“可以说20年前全球各个先进实验室就把未来光伏领域的各种电池技术路线都定下来了,比如P型电池片技术PERC,N型电池片技术N-PERC、TopCon、HJT和IBC,这些在历史上其实都有技术背景。一家光伏组件龙头内部人士向《科创板日报》记者介绍,“光伏行业几乎每隔2-3年就会有一次技术迭代,而电池转换效率是最关键的指标,但只提升1%也并非易事。随着PERC的效率挖掘潜逐步接近极限,业内肯定会再去看新一代技术,这里面最可能实现商业化的就是HJT和TOPCon,已成为基本共识。”

据介绍,目前PERC电池量产效率普遍在22%-22.4%,领先企业已突破23%(国家产业升级要求),单晶PERC电池转换效率已破24%,日渐逼近24.5%的极限效率。而HJT中试线平均量产效率目前已经普遍在24%左右,极限效率可达到27.5%。TOPCon目前平均量产效率在22.5%-23%左右,最高量产效率已达到24.5%,极限效率值为28.7%,提升空间更大。

“TOPCon实际上2015年就提出来了,并在长期、深入研发当中。近期为什么TOPCon提得多了,因为确实技术也相对成熟了,业内也一直有同时在布局,一定程度上也已经达到了量产的状态(即有条件进行量产)。”前述光伏组件龙头内部人士如是表示,“TOPCon和HJT有本质的不同,HJT是完全增量的技术,TOPCon则是一项兼容存量的技术,更像是PERC升级而来的中间/过渡产物,跟PERC电池现有设备兼容性较高(不需要像HJT那样规划太多新设备),但量产转换效率要比PERC更高一点,成本却更低;极限效率又跟HJT差不多,提升空间巨大,因此被视为下一代产业化N型高效电池技术的切入点。”

光伏产投人士也持类似观点。“N型电池是今年光伏行业比较重要的趋势,其中TOPCon升级相对更容易,在原有设备的工序里面做一些技术路径的升级和参数改造即可,这也是为什么TOPCon的产业化步伐很可能会更快一些。”

HJT的产业化进程也给TOPCon留了时间。HJT的颠覆性、革命性毋庸置疑,其工艺更简单,能耗更低,长期来看代表未来方向。但据介绍目前HJT的整体成本要比PERC高出30%以上,仍处在前期阶段,真正打开商业化可能要在2023年之后。

入局者谁?业内:产能或超HJT

“2021年TOPCon的产能将大于HJT,前者兼容性更高,更容易落地一些。TOPCon可能会是今年光伏行业的亮点。”一些光伏龙头内部人士认为。

据《科创板日报》记者了解,目前光伏业内对HJT的生产普遍仍在小试、中试阶段,实际可接单生产的落地产能仅约2GW,规划产能约有20GW左右。TOPCon的行业产能则未有明确数据。

目前业内TOPCon的投入情况如何?

光伏一体化制造方面,据悉隆基股份在TOPCon技术上有所布局。晶澳科技去年11月在接受机构调研时也透露,公司在技术上也做了突破,Topcon电池效率提升到近24%。

材料领域,据了解,中来股份从自2017年起即开始TOPCon技术的研发。去年10月,该公司发布了全新一代J-TOPCon2.0技术,据称其量产平均效率可以实现24%以上,良率达到97%以上。同年11月,其子公司还生产出最高效率达到24.5%的TOPCon电池,据称相关生产线的产量已超过20万片。另外,公司“年产1.5GW N型单晶双面TOPCon电池”募投项目预计将于今年一季度末达到可使用状态。报道称,目前公司已拥有2GW TOPCon产能。

电池领域,《科创板日报》记者从业内获悉,通威股份金堂(一期)7.5GW高效太阳能电池片项目和眉山(二期)7.5GW高效太阳能电池片项目均预留了TOPCon新型高效电池技术升级空间。通威股份方面回复《科创板日报》记者称,TopCon技术公司一直有关注,并有投入研发和试验线,但具体情况属于保密信息。资料显示,爱旭股份也有TOPCon电池技术研发,并正积累量产经验。

光伏组件领域,据悉,天合光能2015年开始布局公司i-TOPCon电池研发,2018年技术实现产业化,目前量产平均转换效率23%,2019年5月公司i-TOPCon电池转换效率还一度达到24.58%,打破了世界纪录;

晶科能源于今年1月7日宣布,其大面积N型单晶硅单结TOPCon电池效率达到24.9%,再破世界纪录;

东方日升据2019年报披露,其N型TOPCon电池开发正处于小样试验、工艺优化阶段;

中利集团据悉也有投入TOPCon电池技术研发。

设备领域,公开显示,捷佳伟创已经基本实现TOPCon湿法设备的量产,钝化设备研发已进入工艺验证阶段。

尽管巨头纷纷入局,但TopCon要突围仍面临重重挑战。

行业专家此前谈到,TopCon的效率与成本优化仍有空间。“TOPCon电池当然也有一定的缺点,首先是工艺复杂,工艺步骤明显增加,从清洗制绒到测试需12-13步;其次是成本较高,工艺和双面银浆带来的成本上升是不可避免的;最后TOPCon真正提升的效率可能也有限。并且,未来TOPCon是否会受到PERC和异质结两方面的挤压而处于尴尬地位,毕竟PERC的效率在一点一点提高,异质结的成本在一点一点下降。”

PERC至少在短期内仍是主流,这也是行业共识。目前PERC的良率已达到99%,其量产效率突破23%门槛也不成问题。2021年PREC的订单量还是大头,达到约140GW,而HJT的订单尚不足10GW,TOPCon的订单情形则暂时不详。

未来PERC终将走向HJT、TOPCon还是其他,交与时间回答。

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