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光伏电池由P型向N型过渡,向左走还是向右走?全靠龙头来领路

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-09-13 10:03:45

随着P型电池的效率已迫近瓶颈,光伏电池眼下正处于由P型向N型迭代的关键时期。但一直以来,具体的发展方向众说纷纭。由于TOPCon在N型电池中降本较快,在本轮转型中抢占先机,业内似已达成阶段共识。此时光伏龙头隆基绿能却剑走偏锋转向BC电池,无疑是在风浪渐平的湖面再投下一块巨石。

BC技术路线究竟有什么魅力,值得隆基绿能决定全面押注?业内人士认为,BC电池效率可期,但工艺复杂、成本较高,成为主流还有很长的路要走。积极意义在于,围绕BC电池协作完善技术环节与配套设备,或为全产业链带来降本增效的结果。无论如何,推动光伏前进的下一种可能已经出现,光伏市场的水越来越浑,风浪也越来越高。

光伏电池由P型向N型过渡,向左走还是向右走?全靠龙头来领路

电池技术路线暂无唯一解 TOPCon正抢占先机

作为被誉为“光伏茅”的行业领军企业,隆基绿能与竞争对手旗帜鲜明地选择阵营相比,在“后PERC”技术路线上一直未明确态度,而今突然“落锤”,迅速搅动市场神经。

隆基绿能董事长钟宝申在半年报业绩说明会上表示,BC电池将会是未来5-6年晶硅电池的绝对主流,包括双面和单面电池。因此,隆基接下来的计划投资项目将全部采用BC类技术。他还表示:“高转换效率的BC电池会是晶硅电池行业的明珠。”

隆基绿能力推的BC电池(Back Contact,背接触电池),是当前各类背接触结构晶硅太阳能电池的通用名称。BC电池的概念其实并不新鲜,此前并列的四大N型电池(TOPCon、HJT、钙钛矿、IBC)就有BC的一席之地。IBC、HBC、PBC、HPBC、ABC等全部属于BC电池。

兴储世纪总裁助理刘继茂向记者表示,BC电池是把栅线放在电池背面,可以提升正面效率,但同时也会降低背面发电量。其最大的特点是包罗万象,这种结构可以与PERC、TOPCon、HJT、钙钛矿等多种技术叠加。BC电池可以是P型,也可以做成N型。

“所以说BC电池和TOPCon不存在谁取代谁的问题。 BC电池正面效率高,适合在分布式应用较多的单面组件,目前大型地面电站,更多采用双面组件。”刘继茂称。

BC电池也面临一些挑战和劣势。由于背接触结构的复杂性,BC电池的生产技术和工艺相对较为复杂,导致其成本与价格相对较高。此外,由于市场上传统前接触电池占据主导地位,BC电池在市场推广和用户接受方面仍面临一定的困难。

中来股份总经理林建伟接受采访时提出:“BC技术是个好技术,‘但5-6年内能取代TOPCon成为绝对主流’这种预测,有些过于乐观。虽然BC组件在效率上取得了一些突破,在产品美观性上相对于TOPCon和HJT,有一定优势,但其在双面率和技术专利等方面所面临的一系列问题还有待解决。”

林建伟认为,从成本来看,目前BC电池产线设备投资仍然较高,大概是TOPCON产线的2倍。目前具有BC成型产能的公司,产线良率最高在95%左右,而TOPCon产线的最高良率已达98%,相比之下TOPCon优势还是非常明显。

对比目前主要的几种技术路线。首先,P型电池仍保持行业出货大头,但未来效率提升空间有限;其次,N型TOPCon电池平均转换效率达到24.5%,异质结电池平均转换效率达到24.6%,因此,两种N型电池技术路线在当前被大部分厂商视为未来很长一段时间内的主流技术方向。不过,异质结使用的银浆和靶材等耗材成本高,加之入局者不及TOPCon多,降本速度较慢。

环保与公用事业分析师许杰向记者表示,关于电池技术路线的争论,在行业出清阶段,也许不会有唯一解。目前来看,相对主流的N型电池技术路线,BC电池不具备绝对优势,反而存在成本劣势。大部分厂商刚刚开始量产N型TOPCon电池,行业未必准备好了摘取BC电池这颗明珠。

光伏电池由P型向N型过渡,向左走还是向右走?全靠龙头来领路

BC电池量产前还有两大难关要过

BC背接触电池通过将电池正面金属栅线放到背面,减少阳光遮挡,尽可能多地利用入射光,核心是引入激光开模技术来保护背面钝化层的钝化性能,减少界面处载流子复合扰动,从而达到减少光学损失,提高电池转换效率的目的。

由此可以看出,BC电池并非在材料的化学反应层面做出优化,而是电池制造工艺层面的改进,因此与当前市面上的产品之间并不排斥,相反结合后可形成HPBC、HBC、TBC等多种技术路线,目前来看,经典的IBC电池有美国SunPower一马当先,隆基的HPBC,以及爱旭的全背接触ABC等。

从技术层面上来看,BC电池制成流程复杂,技术难度大、对材料的要求高、成本难受控制,对硅片勺子寿命要求高,未来还需要解决系列问题,包括制备流程长,成本与一致性等问题;此外,行业交流反馈中也存在银耗量较高的问题。在转换效率上,尽管BC电池理论上有突破30%的可能性,但在自然场景中依然难以迈过25%大关,数据显示,xBC组件转换效率普遍落在22.3%-24.2%区间。

在实际应用中,BC电池取消了正面栅线遮挡后美观度较高,适合分布式应用或者BIPV光伏建筑一体化,但单面电池也可能影响到地面电站的应用。目前,行业对BC电池达成共识,即在未来屋顶产品方案上采用某种类型的BC可能性较大。

除了正式宣告进入BC电池的隆基和爱旭,国内其他各大厂家也拉上了进度条,目前,晶科已在BC上实现一定量产,晶澳科技也表示目前研发有BC电池技术储备。而率先实现TOPCon大规模量产的钧达股份近日在回复投资者问答时表示,公司研发中心已建立基于N型技术的BC产品实验线,下步将进入中试阶段,实现 N型BC产品线量产,推动N型产品升级。

综上来讲,BC电池技术工艺想要解决规模化生产带来的成本等问题仍有很长的一段路要走,回归现实,当下由P型向N型过渡中是否能解决诸多技术问题完成本轮迭代还要看明年各家TOPCon产能是否顺利落地。

产业格局

BC电池技术已向新一代进行延伸,目前形成了三大技术路线:

1.由SunPower公司所带领的传统IBC技术路径,目前转换效率与已被PERC电池追赶,竞争力下降。

传统IBC(交叉式背接触)电池是较早提出的晶硅电池技术,其正负极、表面场及金属电极都以叉指的排列方式分布在电池背面,以此保证电磁正面的吸光面积不受遮挡,降低光学损失提高电池效率,目前转换效率可达到25%。但因其制造成本较高和工艺复杂的问题,发展始终受限。

2.ISFH代表的POLO-IBC与其同源技术TBC,TBC电池吸收TOPCon工艺技术,量产效率最高可到25.5%。

3.Kaneka代表的HBC电池技术,该路线吸收了非晶硅的钝化技术,转换效率可达26.63%,发展潜力巨大。

国内方面,隆基为 BC 龙头玩家, 其成本控制和技术均处于行业第 一梯队。

根据隆基绿能 23 年中报,公司差异化布局 HPBC(高效复合钝化背接触 技术) 技术, 新建先进产能于今年集中释放,规划产能共计 33GW,HPBC 西咸一期/二期共 29GW 和泰州 4GW 已实现投产,基于 HPBC 技术的 Hi-MO6 组件产品转换效率已超过25%,PRO版本(氢钝化工艺)量产效率突破25.3%,组件效率达到22.8%。

根据隆基中报公开交流,目前 HPBC电池单瓦发电量比 TOPCon 高 2%~3%,具备较强竞争力。

产业链相关机会梳理

隆基绿能本次明确 BC 电池为未来光伏电池主流 技术路线将有力促进 BC 电池产业链发展,刺激更多光伏领先厂商进 行 BC 电池研发与生产,促进产业链相关需求,有望进一步形成 BC 技术产业生态。

BC电池和其他光伏电池产业链一样,分为上游、中游、下游、设备、辅材等。

受益于 BC 电池需求提升的相关设备及辅材厂商有望全面受益。

光伏电池由P型向N型过渡,向左走还是向右走?全靠龙头来领路

BC电池设备厂商

在BC制造流程中,多个步骤应用薄膜沉积设备。由于平台化技术特征,IBC可以和HJT、TOPCon技术结合,电池制备工艺更为多变。

正背面的钝化与减反膜、背面PN结的制备往往都需薄膜沉积设备参与其中。其中,ALD设备在钝化层的制备中具有重要地位,且需求量往往更高,将充分受益于IBC电池后续扩产。

ALD设备相关厂商中,微导纳米已取得了XBC电池、钙钛矿异质结叠层电池订单;捷佳伟创在TOPC0n、HJT、IBC、钙钦矿等多技术路线上都进行了设备技术的布局,推出了具有性价比优势的设备,并且都取得了相应的订单;先导智能有TOPcon、HJT、XBC、钙钛矿等领域光伏电池端整线装备;中来股份有IBC技术且有过小批量出货,但是成本比较高,所以公司决定将TOPCon和IBC结合研究TBC技术,目前已取得一些进展;罗博科特有用于BC电池生产的相关设备。

另外,众能光电已累计完成包括涂布机、刮涂机、激光刻蚀机、PVD和ALD等近200个单体工艺设备交付;京山轻机与华中科技大学陈蓉教授团队签订战略合作协议,共同研发空间式ALD设备,该技术可用于制备钙钛矿电池的SnO2、TCO等功能薄膜层。

随着部分龙头公司明确 BC 技术路线,新技术的电池组件产能 有望继续扩张,同时考虑到 BC 电池工艺制程复杂且工艺难度较大,单 GW 激光设备价值量提升,激光设备公司有望迎来机遇。

激光无损消融技术可实现背面P\N钝化膜层的精准消融,替代传统的光刻路线,简化流程。开槽是BC电池的必要制备过程,激光开槽设备目前已实现量产,价值量约为2000万元/GW。

目前已有多家设备公司交付样机,据帝尔激光2023年半年报公司目前的主要产品包括 PERC 激光消融设备,PERC 电池激光掺杂设备,TOPCon 电池激光硼掺杂设备,背接触电池(BC)的激光微蚀刻设备,公司于 23 年 2 月将 BC 组件研发样机交付客户,8 月初实现量产样机交付。

根据英诺激光公告,英诺推出 BC 电池开膜设备样机已交付给 客户进行验证。英诺激光2023年半年报资料显示,在光伏领域,公司不仅推出了 TOPCon 激光 SE 直掺设备,而且布局了面向 BC、钙钛矿等多种电池技术所需激光器、光学模组或关键设备等业务,公司所推出的 BC 开膜设备等样机已交付给客户进行验证。

海目星2023年9月8日投资者关系活动记录表资料显示,公司激光的研发布局了 BC、TOPCon,电镀等这些新的技术,目前 BC 产品已经实现突破。

光伏电池由P型向N型过渡,向左走还是向右走?全靠龙头来领路

BC电池辅材厂商

新技术催化新机遇,随着头部厂商加码BC电池,光伏辅材产业链发展也有望加速。

广信材料2023年7月11日公司公告显示,公司今年及短中期的增量主要来自新产品市场开拓。第一是光伏板块的BC电池(背接触电池)用光伏绝缘胶从去年底到今年上半年已经开始逐渐放量,根据市场公开信息及公司获得订单的增速看,预计三季度将整体有望更高速放量增长。

帝科股份2023年9月7日在互动平台表示,公司从2020年开始就已经实现了BC电池浆料的规模化供应,是国内首家提供BC电池浆料的金属化解决方案提供商。公司持续与下游客户合作开发迭代不同类型BC电池的浆料产品,是多家龙头客户BC电池的浆料供应商。

裕兴股份2023年9月6日在互动平台表示,公司的功能复合膜可以和铜箔热压贴合用于晶硅太阳能电池组件,已批量用于背接触电池组件,并已在头部BC组件厂商的新产品中进行测试。