新能源技术路线2.0(新能源时代之技术路线深度研究)(1)

在正式开始之前,先做一下风险提示:

本文所有内容均是产业研究和公司研究的案例,不构成任何投资建议,不构成任何投资推荐。另外还有三点值得注意:

1.短期价格波动几乎不可预测。但巨大利益驱使下市场上会充斥神预测。

2.再好的生意,如果基本条件发生大的变化,也有失败的风险。

3.估值过高的好公司,随着流动性收紧,如果利润增长没有达到预期,也有可能长期回调。

一、技术路径简介

BSF:常规铝背场太阳能电池,,2015-2017年还是主流,到2020年已基本被PERC取代。

PERC:是英文Passivated(钝化) Emitter(发射极) and Rear Cell(背面电池)的简称,即发射极钝化和背面接触。利用特殊材料在电池片背面形成钝化层作为背反射器,增加长波光的吸收,同时增大 P-N 极间的电势差,降低电子复合,来提高效率。

伴随国产PECVD工艺成熟,设备成本大幅下降,2015年开始大规模扩产,于2018年开始爆发式增长。

世界公认权威测试机构德国Institut für Solarenergieforschung in Hameln ( ISFH )研究所公布的研究结论是,PERC 电池效率理论极限为 24.5%。

N-PERT:

PERT即Passivated emitter rear totallydiffused,是发射结钝化全背场扩散电池,它是PERC技术的改进 型,在形成钝化层基础上进行全面的扩散,加强钝化层效果。

HJT:Heterojunction with Intrinsic Thinfilm是一种特殊的PN结,由非晶硅和晶体硅材料形成,是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,属于N型电池中的一种,具有转换效率高、低衰减、低温度系数等优点。HIT电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发,因HIT已被三洋注册为商标,因此又被称为HJT。

HJT电池德国 ISFH 的研究结论是理论光电转换效率可达27.5%,且其工艺简单,仅需要经过清洗制绒、非晶硅薄膜沉积、TCO 镀膜、丝网印刷四道工序,与其他电池技术工艺相比具有显著优势,比PERC要少几个步骤,目前主要的问题是设备投入太大。

TOPCon:是Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell(隧穿氧化层钝化接触)的缩写,该类电池属于钝化接触型电池。PERC 电池由于金属电极与硅衬底直接接触,产生大量的少子复合中心,对效率产生负面影响。

因此,有学者在电池设计方案中提出用薄膜将金属与硅衬底隔离的方案,经过多年的探索,目前 TOPCon 结构已基本稳定。在金属电极接触区域,制备一层超薄隧穿氧化层和高掺杂的多晶硅薄膜,形成钝化接触结构,超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合,进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集,从而极大地降低了金属接触复合电流,提升了电池的开路电压和短路电流。

ISFH 在 2019 年 SiliconPV 的报告会上基于载流子选择性的概念从理论上对不同结构太阳能电池的理论效率极限做了细致分析,结论是钝化接触电池(例如 TOPCon 电池)具有更加高的效率极限 (28.2%~28.7%)。

与现有PERC电池产线兼容,可实现PERC到TOPCon的升级,且单GW改造成本在0.6-0.8亿元左右,具备巨大发展潜力。

全球前五大组件厂均已建立中试线,其中,隆基股份已规划西咸15GW电池项目和宁夏乐叶 5GW 电池项目(一期 3GW)。天合光能则在宿迁三期8GW电池项目中采用 TOPCon工艺,并在盐城 16GW 电池项目和宿迁二期 10GW 电池项目中预留了TOPCon接口。此外,通威股份也在其眉山2期和金堂1期共15GW的电池项目中预留了N型TOPCon 设备升级的位置。

二、核心衡量指标

1.光电转换效率

HJT

华晟:6月份,华晟宣布量产线单批次平均效率达到 24.71%,单片最高效率达到 25.06%,刷新了 HJT 在 M6 尺寸,12BB 规格上光电转换效率的量产记录,首次突破 25%分水岭。

晋能:M6 尺寸 HJT 量产线电池效率达到 24.7%;

东方日升:宣布 HJT 量产效率 24.55%;

通威股份:2020 年报披露,HJT 中试线最高效率已达 25.18%;

隆基股份:隆基股份10月28日宣布,经ISFH研究所测试,隆基硅基异质结电池(HJT)再次取得重大突破,转换效率高达26.30%。

新能源技术路线2.0(新能源时代之技术路线深度研究)(2)

TOPCon

2021年11月10日上午,中国科学院发布,由其宁波材料技术与工程研究所硅基太阳能及宽禁带半导体团队开发的新型高效隧穿氧化硅钝化接触(TOPCon)概念验证电池经福建计量科学研究院国家光伏产业计量测试中心认证效率已达 25.53%。

隆基股份:N型TOPCon电池和P型TOPCon电池也分别取得了25.21%、25.19%的转换效率。

2.生产良率

HJT产线良率在96%左右,TOPCon 目前整体良率在 93-95% 之间,而 PERC 电池良率在 97-98%之间。

3.价格与成本

目前HJT组件定价比PERC贵2毛钱。落实到终端,以浙江为模型测试地点,度电成本可便宜1分钱。未来随着硅片薄片化等降本路径实现后,HJT的优势将越发明显。

也有研报从成本角度分析和预测:2020 年,HJT 电池成产成本为0.91元/W,相比 PERC 电池的生产成本高出约0.19元/W,到 2022年HJT电池降本到 0.7 元/W,相比PERC电池的生产成本低约 0.01 元/W。

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参考资料:

同花顺iFind

华安证券研究所研究报告

全球光伏

东北证券研究所研究报告

天风证券研究所研究报告

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