降本增效是光伏行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵，隨著持續(xù)的效率提升和成本降低壓力，光伏電池和組件技術快速更新迭代。目前來看，PERC電池性價比頗高，但隨著其效率挖掘潛力逐步接近極限，若想要再大突破，顯然是難上加難。因此，要進一步推動降本增效，在競價市場占領一席之地，勢必要尋求更高效率的電池組件技術。
從行業(yè)層面看，研究指出，光伏發(fā)電技術路線將于今年開啟由P型向N型迭代的趨勢。異質結(HJT)電池作為最具希望的N型代表，極限效率有望超30%，不僅能與IBC和鈣鈦礦等形成疊層電池，還具有高效率、高可靠性、可雙面發(fā)電、低溫工藝制程、薄硅片應用、溫度特性好、無LID與PID效應等優(yōu)點，受到國內外眾多光伏企業(yè)密切關注。
頭部企業(yè)爭先布局
光伏技術迭代史，是一部長江后浪推前浪、創(chuàng)新-淘汰-升級-再創(chuàng)新不斷循環(huán)的歷史。它既殘酷又迷人，每輪技術革命都會重塑原有競爭格局，催生出新的行業(yè)龍頭。
光伏新一輪顛覆性技術變革將發(fā)生在電池環(huán)節(jié)，異質結由此站上風口，成為最受追捧的下一代N型電池熱門技術路線之一。行業(yè)新軍、傳統(tǒng)巨頭紛紛入局，大大加速了異質結的降本提效和產業(yè)化進程。
縱觀國內，從早期的愛康、國家電投、晉能集團、中智電力、彩虹集團，到后來陸續(xù)有山煤國際、東方日升、通威等越來越多的企業(yè)躋身異質結陣營。
據(jù)《全球光伏》統(tǒng)計，目前有超過20家企業(yè)已布局異質結，現(xiàn)有產能規(guī)劃已達71.9GW，電池量產轉換效率早已突破25%。
此前，華晟新能源加速推進10GW產能擴張，隆基多次打破異質結電池光電轉換效率世界紀錄，異質結憑借其技術優(yōu)勢獲得多方青睞及海量資本加持。
數(shù)據(jù)顯示，Wind異質結電池指數(shù)兩年內累計漲幅高達230%。以復權后股價計算，該指數(shù)成分股之一、異質結設備企業(yè)邁為股份(300751.SZ)自上市以來股價大漲超過25倍。該公司8月26日的1小時投資者電話會議，吸引了779位機構投資者參與，火爆程度可見一斑。
放眼海外，此前，在Intersolar期間，光伏組件集成制造商REC Group推出了其最新組件產品--Alpha Pure-R戶用異質結組件。
REC產品Alpha Pure-R系列采用異質結(HJT)電池、G12大尺寸組件設計，將提供410Wp、420Wp和430Wp的三種輸出功率，功率保證期各為25年。組件重21.5公斤，尺寸為1730x1118x30mm，REC計劃于8月在其新加坡工廠開始生產，這將使REC的Alpha產品線產能實現(xiàn)翻倍，從600MW增至1.2GW。
不過，近期REC突然宣布，準備向美國市場出貨TOPCon了。REC即將向美國市場出貨的TOPCon組件型號是“N-Peak 3 Black”系列，標稱輸出功率400W，并采用n型TOPCon技術，報道稱已在新加坡工廠生產，計劃于2023年1月發(fā)貨。這一變化發(fā)生在其創(chuàng)新的REC Alpha Pure-R異質結組件開始生產兩個月后。
但業(yè)內人士也提到，REC的TOPCon技術是在PERC產線升級改造的。通過在N型電池工藝的基礎上研發(fā)出的隧穿氧化層鈍化接觸技術，可基于現(xiàn)有PERC產線升級改造。但是TOPCon電池背面收光較差，其良率普遍在95%以下，量產難度很高，成本也較高。
此外，TOPCon的缺點是工序太過繁雜。PERC的工序基本在9個;TOPCon在PERC的基礎上多了3個環(huán)節(jié)左右，共約12道工序，主要是增加在制結這一環(huán)節(jié)。
工藝繁雜是TOPCon的痛點，且目前技術路線并不統(tǒng)一，多條技術路線并行。主要有三種，第一種是LPCVD 制備多晶硅膜結合傳統(tǒng)的全擴散工藝;第二種是LPCVD 制備多晶硅膜結合擴硼及離子注入磷工藝;第三種是PECVD 制備多晶硅膜并原位摻雜工藝。目前雖以PECVD為主，但是成膜速度慢等問題仍然是痛點。工藝繁雜會帶來良率的劣勢，再加之增加的工序技術路線并不統(tǒng)一且難度較大。導致TOPCon整體良率在93-95%;而PERC電池良率在97-98%之間。
異質結相比于PERC和TOPCon工藝步驟少，僅有四步，分別為：制絨清洗、非晶硅薄膜沉積、TCO薄膜沉積、電極金屬化。理論而言，工藝步驟少，可以提高產品良率以及節(jié)約部分生產成本，所以在這方面HJT是優(yōu)于TOPCon的。
顯而易見，同為第二代電池技術，TOPCon技術由于可以在傳統(tǒng)的PERC產線上改造，而異質結技術最大的優(yōu)勢是其可實現(xiàn)的高效率、更高的雙面率和更好的與鈣鈦礦疊層可能。
異質結成本及應用價值優(yōu)勢明顯
對于我國新能源發(fā)展而言，光伏發(fā)電無疑是最重要的一環(huán)。而聚焦至光伏產業(yè)內部，提高發(fā)電效率、降低成本，始終是決定產業(yè)命脈的核心。
當下，隨著技術的不斷發(fā)展，光伏產業(yè)似乎又來到了新的拐點?，F(xiàn)在行業(yè)普遍認為，光伏的第三次技術變革最有可能發(fā)生在電池片領域，PERC電池是目前光伏產業(yè)的主流電池技術。
為突破產業(yè)瓶頸，市場開始呼喚功率更高的光伏新技術。8月18日，科技部、發(fā)改委、能源局等九部委發(fā)布《科技支撐碳達峰碳中和方案》，指出要重點“研發(fā)高效硅基光伏電池”。
所謂“硅基光伏電池”，一般包括P型電池與N型電池兩種。前者制作工藝簡單，設備建設成本較低，一直以來都是性價比最高的電池技術路線。不論是上一代主流的鋁背場電池(BSF)，還是當下正充當市場主力的PERC電池，均屬P型電池序列。但另一面，目前P型電池已逼近其理論上的發(fā)電效率極限，降本增效的空間所剩無幾。
市場上足以替代P型電池成為市場主流的，便是N型電池。其技術路線多且清晰，發(fā)展相對成熟，各類技術的光電轉化效率均已超過24%，應用潛力巨大，商業(yè)化空間十分可觀。
目前，N型電池的主要種類包括三種，即TOPCon、IBC以及異質結。在行業(yè)看來，未來的光伏市場主流，大概率會從這三種技術中產生。
行業(yè)人士分析，在這三種技術中，前期生產壁壘最低的就是TOPCon。該技術的最大特點是生產線無需另造，只需改造現(xiàn)有的PERC產線即可，前期投產成本低。但它的光電轉化效率較低，目前的實驗室極限是26%(ISE，雙面接觸)，優(yōu)于PERC，低于異質結和IBC。此外，TOPCon的工序太過復雜——尋常的光伏電池一般只需經(jīng)過9道生產工序，而TOPCon的工序高達12~13道，大大提升了量產難度，良品率也因此極難把握。
至于IBC電池，是目前所有電池技術中發(fā)電效率最優(yōu)的一種，實驗室極限效率已經(jīng)能達到26.63%。但工藝也最不成熟，加工成本極高，生產設備昂貴，距離商業(yè)化還很遙遠。
對比之下，異質結電池的表現(xiàn)更符合市場要求，被認為是最有希望成為下一代主流電池的技術路線。根據(jù)CPIA公布的實證數(shù)據(jù)，目前，異質結電池相比P型電池，在發(fā)電量上具備絕對優(yōu)勢，每千瓦發(fā)電量可增益6-10%。其實驗室最高光電轉換效率在26.5%左右，高于PERC和TOPCon電池，且工序最少，僅有4道，生產步驟可控性強，良品率最高。
發(fā)展前景不容小覷
目前異質結技術已從探索準備期進入到發(fā)展期，一些已入局異質結技術賽道的光伏企業(yè)正在積極擴大生產規(guī)模，規(guī)?；a正在推動異質結設備投資和材料價格降低，行業(yè)案例數(shù)據(jù)亦有印證。
據(jù)某項目上的數(shù)據(jù)顯示，異質結雙面組件與PERC雙面組件相比，每瓦收益率提高7.5% ，與PERC單面組件相比，每瓦收益率提高14.4%。因此，綜合考慮發(fā)電量和成本，異質結產品已具備電站應用價值(目前異質結LCOE和PERC組件基本接近)。
而隨著設備和材料國產化實現(xiàn)成本大幅降低，產品供應量和市場的增大，異質結電池成本有望到2023年達到0.65元/M。
行業(yè)專家表示，低溫度系數(shù)、低衰減、高轉化效率、工藝簡單等，是N型異質結技術最主要的優(yōu)勢。異質結電池的結構決定了可以天然雙面發(fā)電，工藝流程只有清洗制絨、非晶硅薄膜沉積、導電膜沉積、絲印固化四個環(huán)節(jié)，相比8道工序的PERC電池大大簡化。在技術延伸上，隨著異質結技術的逐漸成熟，未來有望成為一種平臺型技術，與鈣鈦礦結合形成疊層電池。
REC Group首席執(zhí)行官Jan Enno Bicker稱，未來的研發(fā)工作將完全集中在異質結技術上。
“我們知道這是未來幾年一項最具潛力的技術，可以真正改善功率密度，令組件效率越來越高?！?/p>
Bicker表示：“REC Alpha Pure-R在尺寸、重量、功率輸出和操作方面確實達到了最佳狀態(tài)。通過這種新組件，我們再次成功的在更加緊湊的組件中實現(xiàn)了更高的功率，讓業(yè)主能夠實現(xiàn)更高的能源獨立性并為全球能源轉型作出貢獻?！?同時，為了提升產品的可持續(xù)性，該系列產品沒有使用鉛，這符合RoHS標準，對環(huán)境影響較小。REC Alpha Pure是市面上極少數(shù)的無鉛太陽能組件之一。
值得關注的是，據(jù)CPIA此前估算，假設2021-2025年全球裝機量分別為170、225、270、300、330GW，假設異質結滲透率2021-2025年分別為5%、12%、26%、42%、60%。由此可見，異質結市場前景不容小覷。
推動技術迭代，開發(fā)出更高功率、更高效率、更高發(fā)電量的光伏組件產品，始終是光伏企業(yè)滿足終端市場需求的關鍵。未來，將有更多優(yōu)秀企業(yè)繼續(xù)堅持以創(chuàng)新為驅動，進一步加大研發(fā)投入異質結產品，實現(xiàn)現(xiàn)有技術及產品更新迭代之余，開發(fā)更多新技術和新產品，同步完善光伏電池片、光伏組件及相關產品產能布局，滿足更廣泛的市場需求，加快推進碳中和發(fā)展進程。
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