众所周知,谁能最大程度的**自然资源,谁就是世界赢家,化石能源是这样,太阳能亦是如此。
由于自然资源禀赋等原因,我国化石能源储备不能满足和自然环境的问题以及社会需求,因此不得不寻求外部能源合作,如何实现独立自足以及能源供应上的改进,我们一直苦苦求索能源供给上的国内占比量提升。
近两年,随着包括光伏在内的新能源产业飞快发展,虽然替代路径尚未完全清晰,但已初显轮廓,光伏发电,成为目前很多致力于能源改革国家的重点关注领域。
而作为光伏产业核心关节,光伏电池制备处于光伏产业链的中游,由硅片通过清洗、制绒等多个步骤加工制成。
利用电子特性制成的光伏电池板,能在光照下产生电压和电流,进而实现发电,类似于半导体制造,但没有那么微观。
而根据原材料和电池制备技术的不同,光伏电池可分为P型电池和N型电池。
P型硅片是在硅料中掺杂硼元素制成;
N型硅片是在硅材料中掺杂磷元素制成;
P型电池制备技术有传统的AL-BSF(铝背场)和PERC技术。
N型电池制备技术较多,包括PERT/PERL、TOPCon、IBC和HIT(异质结)等。
在2015年是光伏电池技术变革的元年。这一年之前BSF电池是主流,占总市场的90%。在这一年PERC首次完成商业化验证,电池量产效率首次超过BSF的瓶颈(20%),开始进入扩产阶段。
2018年,伴随技术进步和效率的提升,PERC电池市场份额达到了33%,随后两年继续爆发增长,到2020年市场份额已提升到了87%。
然而,时代发展的脚步很快,由于PERC电池的效率极限在24.5%,目前PERC电池的转换效率已经“触顶”,电池行业寻求技术突破和新的发展的方向已成定局。
行业内是提升HIT还是TOPCon? 这是一个问题,2021年,电池技术变革迎来又一个元年,“降本增效”成为行业核心诉求,N型电池由于转换效率高,开始逐步登上舞台,其中以TOPCon和HJT两条路线为主导,目前,两者已经处于大规模商业化的前期阶段。
根据德国哈梅林太阳能研究所ISFH的数据,HIT、TOPCon电池的理论极限效率分别为27.5%、28.7%,电池的效率均大幅优于PERC的24.5%。 尽管N型电池有多种,但目前得到商业化普及的只有TOPCon和HJT两种,而两种方案的技术逻辑截然不同。
先说TOPCon,某种意义上来说,它是“加强版”的PERC电池,因为上一代的PERC电池由于金属电极与硅衬底直接接触,会产生大量的少子复合中心,对效率产生负面影响。
TOPCon电池的核心环节就是通过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,进而提升发电效率。
正因为TOPCon是“加强版PERC”,所以其缺点是工序太过繁杂。PERC的工序基本有9个,TOPCon在PERC的基础上多了大约3个环节,共约12道工序。
而且,TOPCon目前的技术路线并不统一,多条技术路线并行。主要有三种,说起来很复杂,导致的结果就是TOPCon整体良率在93-95%;而PERC电池良率在97-98%之间。虽然电池的效率的提高也使得产品的工序成本的提高,反而TOPCon良率的下降。
再说HIT电池,它又称异质结电池,相比于PERC和TOPCon工艺步骤少,HIT工艺仅有四步,分别为:制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO薄膜沉积、电极金属化。
理论上,工艺步骤少,可以提高产品良率以及节约部分生产成本,不过,HIT相比TOPCon而言短期成本更高,因为不像后者可以直接在PERC上改造,HIT一整套设备都得上新的。新的设备使得前期生产工艺成本的增高。
另外,由于HIT工艺过程中要使用低温银浆,而低温银浆国产化程度非常低,大概现在只有20%左右的。主要是靠海外进口的最大的几家供应商如日本的京都电子,还包括像贺利氏、LG、杜邦公司都有较成熟的低温银浆产品。
在相比于PERC和TOPCon用的高温银浆。低温银浆生产工艺难度高,同时需要冷链运输,价格通常较常规银浆高10-20%。
据查询了解到,TOPCon单GW改造成本在0.6-0.8亿元左右。所以传统企业如隆基、晶科、天合在TOPCon布局上相对更积极。而HIT投资额在4-4.5亿元左右,HIT整体的GW改造成本相比TOPCon提高好几倍
目前来看,HIT最大的缺点就是成本比TOPCon高,入局得大把烧钱。
业内乐观的声音认为,未来随着工艺进一步成熟,下游需求放量,国产化进程加速,低温银浆会逐渐国产化,成本有望持续下降。
此外,未来潜在技术路线还包括HBC和钙钛矿叠层电池,相当于与HIT结合后的升级。 也有投资者认为,HIT是未来平台型技术,可以叠加钙钛矿,转化率潜力大, TOPCON是折中过度技术。
我比喻概括一下,如果把电池行业比作江湖,电池技术就像武功秘籍,江湖高手们之前都练同一种功夫,叫作“perc剑法”,且修炼到了极致,功力很难精进,众人苦思如何突破之际,这个时候T少侠(top con)和H(hit)少侠横空出世。
T少侠此前得到高人点拨,只要在PERC剑法的基础上增加4道招式,就能进一步强化剑法威力,称为“P剑加强版”,那些把“PERC剑法”练的滚瓜烂熟的武林中人纷纷转投“T少侠”门下,奉其为正宗,而H少侠则另辟蹊径,舍弃了“PERC剑法”,他自创一套新绝学“IT诀”,“IT诀”招式化繁为简,理论威力比“P剑加强版”还大,练成之后还可以搭配“组合技”,威力无穷。 只是修炼起来比较困难,因为要重新打基础,还需要辅以珍贵材料才能增强功力,也有一拨人认为“IT诀”才是能重塑武林格局的无上绝学功法。
总得来说任何技术都是暂时的,客户需求才是永恒的。实际上,两种电池技术路线之争正是两套思维逻辑,而这两种思维逻辑的碰撞,在中外商业历史屡见不鲜。
在营销管理学中有一个形象的比喻,消费者需要的是洞而不是钻头。 很多企业习惯了生产钻头,并且想尽办法把钻头推销给顾客,“入戏太深”以至于忘记了钻头不是目的,洞才是。 当竞争对手生产出更具优势的产品或者方案来满足开“洞”需求的时候,客户就会择优取之。
回到光伏电池两种路线,购买光伏电池不是客户需求,获取更高效的能源转换效率才是,TOPcon的优势是体现在企业方面的,但HIT技术最终能实现的“天花板”效率能更好的满足客户需求,理念差距高下立判。
因此,在2021年,电池路线大战后,2022年行业内一种声音开始响起:“TOPCon赢在当下,而HJT赢在未来”。我则认为,当下很快会过去,未来却正在快马加鞭,因为世界的发展从来就不是匀速的。
泾渭◐‿◑汉家郎
前浪很苦逼,还没恣意妄为就被后浪拍死在沙滩上。