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异质结技术到了爆发拐点了么?

为实现降本提效,光伏行业一直在不断地寻求更加高效的电池技术。2015年,异质结专利到期后,光伏企业争相发展异质结技术,当前异质结电池量产效率普遍已在24%以上(异质结电池1990年由日本三洋公司成功开发,距今已有30年,当时的转换效率为14.5%)。根据近期公布的数据显示,前四名中通威异质结电池量产效率达到25.18%、晋能集团24.73%、爱康科技24.59%、东方日升24.55%。

一、国内异质结电池发展现状

HJT异质结电池颠覆了传统的电池结构,具有转换效率高、制造工艺简单、薄硅片应用、温度系数低、无光致衰减和电位衰减、可双面发电等优势,而异质结组件在转换效率存在的优势,显著超过了PERC。PERC比异质结输出效率低10%,意味着同样功率指标的电池组件,在整个发电周期,异质结将比PERC多发10%的电。

异质结电池的理论电池效率为27.5%,此外异质结电池能够与其他技术路线的电池进行有效叠加,异质结叠加钙钛矿技术后理论效率可达42.5%,量产效率可达30%,提效空间巨大。

随着PERC的技术潜力已被开发至接近24.5%的效率极限,具备更高效电池技术潜力的异质结电池被视为下一代光伏电池的革命性技术,越来越多的企业投身其中。

二、异质结头部企业最新进展

2021年中国异质结电池产能建设快速推进。在已有产能的10家异质结企业中,除新日光、联合再生能源两家台湾企业没有扩产计划之外,其余已投产的企业均制定了数百MW到最高6GW的扩产计划。分别是钧石5GW、中智电力1.2GW、晋能集团2GW、爱康科技6GW、通威1GW、国家电投5GW、安徽华晟2GW、汉能600MW,其中爱康计划6GW异质结之外,还配套了6GW的组件。其中,在2021年底,通威异质结产能有可能达到1GW,爱康科技有可能达到4GW。

本文选取其中几家异质结头部企业,对其最新进展介绍如下:

安徽华晟

当前,安徽华晟是第一个在M6尺寸上尝试8千片/小时的量产,第一个使用super MBB 12BB量产,第一个使用银包铜浆料试产,第一个使用高精度切串一体机生产异质结组件的企业。

安徽华晟500MW异质结电池组件项目于2020年7月开始启动,2020年11月11日开工建设。2021年3月18日,500MW异质结电池产线正式投产出片,电池平均效率达23.8%,最高效率24.39%。6月份达产后,还将于下半年立即启动2GW规模的HJT电池+组件扩产。

4月24日,安徽华晟异质结电池、组件项目投产仪式在宣城经开区开盛光伏产业园举行。宣城市长孔晓宏宣布华晟新能源500MW异质结电池、组件项目正式投产。

安徽华晟将在今年启动二期2GW电池、组件项目建设,在“十四五”期间,在宣城完成至少10GW的电池和组件产能布局。同时推动更高效的电池、组件量产技术研发并完成产线工艺导入,完成异质结与钙钛矿技术的叠层电池中试开发。

目前安徽华晟异质结电池片日均产量水平在2万片以上,平均效率可以达到24.12%,最佳工艺批次平均效率达到24.44%,最高电池片效率达到24.72%。

通威

据通威介绍,公司的成都异质结生产线目前已稳定运行近两年,经过持续研发改进,目前通威HJT电池最高转换效率已达到25.18%,采用的是国产设备厂商理想万里晖PECVD设备。

2021年2月18日,通威董秘回复投资者提问表示,公司会通过持续降本增效、品质提升及产品结构的进一步优化,使电池非硅成本进一步下降。同时继续加大研发投入,在聚焦PERC主流技术在产品转换效率与可靠性的进一步提升和优化基础上,积极开展包括HJT、TOPCON等有可能成为下一代量产主流技术路线的中试与转化。

3月31日,通威股份200MWHIT中试线试运行,平均效率达24.2%,2021年底量产效率目标为25%。

据通威光伏CTO邢博士演讲报告,2021年Q1公司异质结中试线平均良率达97.84%。

通威异质结2.0项目(GW级项目)将在6~7月份投产。

钧石能源

PECVD的国产化是异质结技术得以推广的前提,预计PECVD降本潜力将持续挖掘。目前国内各家PECVD企业中,钧石能源在PECVD大腔体上的布局处于领先态势。经过多年的潜心研发与改进,钧石能源拥有自主知识产权的PECVD、PVD等核心生产设备技术。

截至2021年2月,钧石能源的量产异质结太阳能电池最高转换效率达到了25.2%,并经过TUV北德公司权威检测认证,创造了市场上量产异质结电池转换效率的最高纪录!

2020年12月国家能源局公布的《国家能源局综合司关于第一批能源领域首台(套)重大技术装备项目》,钧石能源“二代异质结太阳能电池生产装备”入选国家能源局第一批能源领域首台(套)重大技术装备项目,首批仅有26个项目入选,钧石能源为唯一一家入选的光伏企业。

钧石能源二代异质结太阳能电池试产的电池产品,转换效率已经超过了26%!此外,二代异质结太阳能电池还将通过降低50%以上的TCO成本和栅线成本,完成太阳电池效率和成本水平的下一步革新。

阿特斯

2020年7月,嘉兴阿特斯技术研究院在秀洲国家高新区正式动工。嘉兴阿特斯研究院将以异质结技术及其衍生的更高效太阳电池技术为中心,研发异质结电池产业化瓶颈的工艺、设备和材料,实现试生产验证并通过技术转移服务于量产。该项目总投资人民币5亿元,注册资金人民币1亿元,规划建设年产能250MW异质结电池中试线,开发高效异质结电池和组件产品。

2020年10月,阿特斯宣布正在开发和投资包括异质结、钙钛矿、异质结和钙钛矿叠层电池和组件技术,预计在2021年二季度举行的新产品发布会上,阿特斯将发布采用异质结电池的组件系列产品。

爱康科技

爱康今年以来围绕发展行业领先的高效异质结电池产业战略目标,布局湖州、泰州、赣州、苏州四大基地。

2021年3月25日,爱康科技浙江湖州基地一期220MW异质结电池项目iCell异质结电池片最优批次转换效率24.2%,宣布全面进入批量化、大规模生产阶段。

湖州基地作为爱康重大战略项目之一,项目规划6GW异质结电池+6GW高效组件,总投资额50亿。目前一期2GW异质结电池及2.4GW组件项目,共计14万平米主厂房及配套设施已于2020年8月底完成建设(2.4GW组件产线已经全部投产)。项目一期第一条线电池产能220MW;第二条线为国产设备,电池产能260MW,后续设备持续安装中,计划2021年底湖州基地实现2GW产能(8条线)的全部投产计划。

爱康科技正于泰兴高新区规划6GW高效异质结太阳能电池及组件项目,预计分三期建设,每期2GW。

爱康科技4月8日宣布聘请HIT电池创始人,日本原三洋公司技术总监木山精一博士为公司首席技术顾问,进一步增强公司研发实力,2021年底总体将实现2GW的产能规模。

爱康集团董事长邹承慧表示,目前爱康高效异质结电池已全面进入批量化、大规模量产阶段,电池转换效率逐步提升,爱康高效异质结产品已出货到日本等海外国家和地区。

东方日升

2021年2月,东方日升宣布最新研发的高功率异质结组件,经权威第三方机构TUV南德实验室测试,组件最高功率达到606.656W,将异质结组件功率最高世界纪录提升了160W以上,实现其在异质结电池组件应用技术道路上的新突破。此款高功率组件结合了高效异质结电池片,可通过两种不同版型设计实现,不仅具有目前主流高功率210组件的优势,而且兼具异质结产品高效高双面率等优势。

2021年,东方日升在高效异质结电池组件技术上继续发力,前期异质结电池效率量产不仅达到了24.55%,这次又推出了超高功率异质结高效组件,开辟了异质结电池组件技术的先河。

2021年3月29日,东方日升宣布计划投资23.95亿元,新建N型高效太阳能电池及组件生产线,本项目完成后新增4GW高效电池片、6GW高效组件的产能。

明阳智能

5月12日,明阳智能发布对外投资公告,宣布投资年产5GW光伏高效电池和5GW光伏高效组件项目,投资金额为30亿元。项目建设周期为5年。预计分三期投资,第一期投资金额为6亿元,2021年完成一期自建厂房年产1GW光伏高效电池+1GW光伏高效组件产线建设;2022年完成二期在一期基础上扩充至年产2GW光伏高效电池+2GW光伏高效组件产线建设;2025年前完成三期新建年产3GW光伏高效电池+3GW光伏高效组件产线建设。

三、HJT异质结发展壁垒:成本有待降低

目前制约异质结电池发展的主要还是成本因素。根据首创证券研报数据, 2020年,异质结电池的单瓦成本约为0.92元,从成本结构拆分来看,硅料依然是成本的大头,占比约为47.1%,其次是浆料、设备折旧和靶材,占比分别为24.3%,11%和4.4%。(加速国产化可有效降低耗材成本)

虽然HJT的核心工艺只有制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO制备、电极制备四个步骤,异质结的设备却比PERC生产线昂贵,尤其是核心设备PECVD设备,在实现国产化之前,HJT产线设备投资成本中占比可达50%~60%。

不过异质结成本随着规模化肯定会逐渐降低。据悉,国内部分新能源厂家异质结1GW设备投资已从15亿元下降至近期的4.5亿元,未来还能进一步降低。

四、结语

虽然短期内PERC仍将是市场主流,但随着HJT国产设备的成熟,以及由此带来的生产成本的不断降低,异质结电池有望开启下一代电池片技术发展新周期。今年下半年或明年上半年有望迎行业GW级扩产潮,大规模产业化蓄势待发!

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