光伏電池專題報告:異質結電池前瞻分析

2019-07-26     未來智庫

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報告綜述:

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。

  • N型電池受到更高的關注。隨著p-PERC電池效率提升速度放緩,行業開始追尋發電效率更高的技術路線,N型電池是目前業內最認可的技術路線(之一),其產業化條件也日趨成熟。N 型電池最主要的兩個方向為異質結(HIT/HDT)和TOPcon 路線,其中,異質結髮電效率更高,潛力更大;而TOPcon 產線可以基於現有PERC設施升級,兩種N 型路線可能均有大的產業前景。
  • HIT 優勢突出,提升潛力大。HIT 屬於N 型電池的一種,目前實驗室效率在26%以上,現有設施的量產效率已經達到23%,未來效率繼續提升空間較大。由於HIT 更好的溫度係數,在相同功率下HIT 發電能力較多晶高10%以上,較現有p-PERC 高5%-10%。此外,異質結電池的量產工序更短,工藝步驟少,成熟後有可能更大的降低電池不良率以及人工、運維等其他生產成本。
  • HIT生產成本有望在數年內降低一半。截至2018年底,HIT電池生產成本約為1.22 元/W,其中矽片成本0.575 元/W、非矽成本0.647 元/W,成本較高。未來,通過矽片薄片化、降低銀漿用量或推動其國產化、提高單機生產設備產能等方式,HIT 成本有望顯著下降;業內有部分參與者樂觀的判斷,未來3-5 年之內其生產成本有望降低一半,屆時其綜合優勢會更明顯。過去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,HIT 裝備的半導體know-how、低溫等特殊工藝要求更高,相關技術與工藝的擴散較p-PERC 應該會更慢一些。
  • 在部分場景開始具有經濟性,2020 年可能是HIT 的產業元年。在一些BOS 成本較高的地區與市場,HIT 的綜合LCOE 更低,已經具有一定經濟性,隨著其效率提升與成本下降,未來市場打擊面可能或持續擴大。當前,全球HIT、已有產能約3GW,但業內新老參與者均多在密切關注HIT 進展,PERC 規模適中的企業投入HIT 意願相對更強一些,參與方規劃規HIT 產能超過15GW,部分企業已開始中試或小批量投運,預計明年將有4-7GW 以上的HIT 新增產能投放,一批標杆企業與項目可能在年底到明年投運,將進一步提升行業對異質結電池的信心,2020 年可能是HIT 的產業化元年。

報告內容:

一、異質結電池優勢顯著,可能是未來重要發展方向

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。

二、HIT 電池成本有望持續降低

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 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。

三、HIT 在部分市場已有經濟性,2020 可能是 HIT 產業 化元年

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)

文章來源: https://twgreatdaily.com/zh-tw/otAAL2wB8g2yegNDBA1t.html