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光伏產業鏈中,電池環節的技術仍在快速進步與疊代,繼p-PERC 快速推廣之後N 型電池開始受到業內越來越多的關注或認可,在各類N 型電池中,異質結電池(HIT)由於效率更高,在一些BOS 成本高的市場已具備一定的經濟性。業內部分參與者認為,其生產成本有望在未來數年降低一半。當前,業內PERC 規模適中的企業投入HIT 意願較強,部分企業已開始中試或小批量投運,而PERC 規模較大的公司也在關注HIT 進展。目前主要參與方規劃規HIT 產能超過15GW,我們預計,明年將有4-7GW 以上的產能投放,2020 年可能是HIT 的產業化元年。
1.1 異質結電池簡介
何為異質結電池?晶體矽異質結太陽電池(HIT/HDT:Heterojunctionwith Intrinsic Thinfilm)是在晶體矽上沉積非晶矽薄膜,它綜合了晶體矽電池與薄膜電池的優勢,具有結構簡單、工藝溫度低、鈍化效果好、開路電壓高、溫度特性好、雙面發電等優點,是高轉換效率矽基太陽電池的熱點方向之一。
矽基太陽能電池在2015 年之前由鋁背場(BSF)電池主導,2015 年p-PERC 開始起量,目前PERC 電池已經成為市場主流電池,伴隨著PERC 電池效率提升開始逐漸放緩,同時基於N 型矽片的異質結電池產業化已經成熟,光伏電池產業發展的重心正在轉變。
1.2 HIT 發電效率、發電量優勢突出,提升空間大
HIT 電池具備諸多優勢。相對於常規晶矽電池以及目前主流的p 型PERC 電池,HIT 電池具備效率高、無光衰、溫度係數低、弱光響應高等諸多優勢。這些優勢帶來的最明顯的特徵就是,HIT 電池具備更高的發電能力。
HIT 電池效率優勢顯著,後續提升空間大。從原理上,HIT 電池由於Voc(開路電壓) 高,其理論效率高達27%以上,處於目前技術路線的前列。目前,HIT 電池的實驗室效率在26%以上,現有設施的平均量產效率在23%以上,效率優勢顯著。此外,HIT 電池還可以與IBC 等技術路線疊加(HIT 電池高開路電壓、IBC 電池高短路電流的優勢可以完美結合),疊加後的實驗室效率更高,在HIT 技術路線的基礎上,後續疊加其他技術路線效率的提升空間非常大。
相同功率下,HIT 電池發電能力也更強。HIT 電池由於其溫度係數低、無衰減、弱光響應強等特點,相同功率下,較其類型的組件發電能力更強,較多晶組件高10%以上,較單晶PERC 組件高5%-10%。同時,HIT 組件雙率更高,若考慮雙面發電,HIT 組件具備更高的發電增益。
1.3 HIT 電池結構相對簡單,量產化步驟少
HIT 電池結構相對簡單。HIT 電池為天然的對稱結構,主要包括:N 型晶矽層,
本徵非晶矽薄膜(i-a-Si:H)、p 型非晶薄膜(p-a-Si:H)、透明導電氧化物薄膜(TCO)、以及金屬集電極,結構相對簡單。
HIT 電池生產工序僅需4 步,量產具備優勢。目前,主流的PERC 電池量產需要8 道工序,Topcon需要12 道工序,而HIT 電池的工序僅為4 道。從理論上講,HIT 工藝步驟少,可以極大的降低電池的不良率,以及人工、運維等其他生產成本。
需要指出的是,HIT 電池產線和傳統的電池產線完全不一樣,傳統電池或者目前的PERC 產線不能夠通過簡單的新增設備來改造成HIT 電池廠線。
2.1 HIT 電池成本構成及下降路徑
HIT 電池成本構成:截至2018 年底,HIT 電池生產成本約為1.22 元/W,主要包括,矽片成本(47.13%)、漿料成本(24.34%)、折舊(12.30%)、靶材(4.34%),以及其他材料、動力、人工等。
HIT 電池成本有望持續降低。HIT 電池的生產成本有望在未來的3-5 年內降低至目前的50%左右,主要下降的手段包括:矽片薄片化降低矽片成本,銀漿用量減少及國產化降低漿料成本,單機生產設備產能提高以及國產化降低折舊成本(見後文詳細分析)。
2.2 矽片薄片化
HIT 電池具備薄片化的能力。HIT 電池採用的是N 型單晶矽片,與P 型單晶矽片不同,N 型矽片薄片化以後不影響矽片的電性能,也即薄片化不影響HIT 電池的發電效率。矽片厚度有望從目前的180um 降低至120um,甚至100um。
薄片化將帶來矽成本大幅降低。矽片薄片化以後,能夠降低每片矽片的矽耗量,同時,提升矽片生產環節的生產效率,從而有效的降低矽片的生產成本。如果考慮電池效率每年提升0.5%,HIT 電池的矽片成本有望從目前的0.488 元/w 降低至0.295 元/w 左右,降低40%左右。
2.3 低溫銀漿有望通過用量減少,國產化降低成本
HIT 漿料成本高主要由於採用低溫銀漿導致。不同於PERC 電池,HIT 電池由於生產工藝溫度較低,只能採用價格更高的低溫銀漿。低溫銀漿由於生產工藝難度更高,同時需要冷鏈運輸,價格較常規銀漿要高10-20%。
低溫銀漿有望通過用量減少,國產化降低成本。通過無主柵電池和組件的封裝技術,銀漿消耗量有望降低50%-60%。而低溫銀漿的生產商也開始增多,從最初只有日系幾家提供,到目前合資企業、民企等也開始具備低溫銀漿的生產能力。通過用量減少、國產化,HIT 電池漿料成本有望持續降低。
2.4 設備成本有望通過規模化、國產化降低
HIT 電池設備成本約PERC 的3 倍。目前,HIT 電池進口設備約為8-10 億元/GW,國產設備約為5-8 億元/GW,而PERC 只需要2.5-3 億元/GW。HIT 電池設備成本約為PERC 的3 倍。
規模化是設備成本下降的主要路徑之一。目前,HIT 電池設備的單機產能相對較低,清洗機、PVD、絲網印刷機單機產能大約在200MW/台左右,PECVD 只有100MW/台左右的產能。單機產能低是目前HIT 電池投資較高的主要原因之一。
通過做大單機產能,其成本提升相對較低,能夠有效降低設備成本。例如,Von Ardenne 公司的PVD 設備,單機產能從160MW/台提升至250MW/台,產能提升56.3%,售價僅提升12.5%,單位投資額降低了26.4%。
國產化也有望大幅降低設備成本。目前HIT 設備主要以國外設備為主,國產設備正在進入。捷佳偉創、邁為、鈞石等公司已經在清洗、TCO、絲印等不同的環節具備了產品能力,隨國產設備成熟,HIT 設備的成本有望大幅降低。
3.1 HIT 在部分市場已具有經濟性
HIT 電池在部分市場已具有經濟性。HIT 電池的成本、售價較其他技術路線均相對較高。但由於其功率更高,在組件封裝環節以及電站安裝環節,HIT 電池的單瓦封裝成本以及單瓦BOS 成本均要更低。另外,HIT 電池單瓦發電量相對於其他電池也要更高,根據業內測算,其發電能力遠高於其他電池。因而,在一些BOS 成本較高的地區,HIT 電池的LCOE 較低,已具有一定經濟性。
3.2 2020 年可能是 HIT 產業化元年
HIT 電池的產業化進程正在加快。HIT 電池已經處於產業化階段,產業中新老玩家紛紛加快HIT 電池產線的投產。目前全球已有HIT 電池產能接近3GW,但主要參與方當前的規劃產能已經超過16GW。
我們預計,2020 年國內就將有4-7GW 左右的HIT 投運,一批標杆與標杆項目的投運,將進一步提升行業對HIT 電池的信心,2020 年可能是HIT 電池的元年。
過去幾年,投入較大的裝備企業有鈞石能源、梅耶博格,另外邁為股份、捷佳偉創、江蘇中智、德國新格拉斯等也在加大投入。由於HIT 裝備的半導體know-how 要求更高,還需要低溫工藝,因此,預計HIT 相關技術與工藝的擴散較p-PERC 應該會更慢一些。
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(報告來源:招商證券;分析師:游家訓、普紹增)