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北極星太陽能光伏網訊:過去幾年,P-PERC等技術變革帶來的紅利推動了度電成本的顯著下降與行業的一輪大發展,當前,光伏產業正處在新一輪技術大發展的前夜,其中,高效電池與大硅片可能是未來幾年最有希望獲得突破的方向,其在眾多高效電池技術路線中,HIT具有一些突出的物理特性和優勢。近幾年,國內外部分企業開始HIT電池的商業化嘗試與推廣,當前的主要矛盾是PECVD等核心裝備的可用性,再之後可能是繼續提高效率與耗材降本。綜合產業端的現狀,我們認為HIT電池產業化在加速,並且可能正在醞釀著突破。
摘要
1.光伏行業處於新一輪技術大發展的前夜。高效電池與大硅片的可能是光伏行業未來幾年最有希望獲得突破的重要方向。在電池片領域,N型電池是目前業內最認可的技術路線,N型電池最主要的兩個方向為HIT和TOPCon,HIT由於其優勢顯著且降本路徑比較清晰,有可能成為下一代的主流技術。
2.HIT具有優秀的物理特性與一定優勢。HIT一般採用N型路線,具備更高效、衰減低、溫度係數好、雙面率高等突出優勢。目前全球最高效率是日本鍾淵創造的26.7%,國內最高已經可以做到25.11%。現有產線的量產效率普遍在23.5%-24%,未來效率繼續提升空間較大。HIT主要劣勢是造價高,目前主要應用在一些BOS成本較高的市場。按照現有BOM和BOS成本水平,1%的效率優勢可以帶來0.08-0.10元/瓦的溢價,隨著其效率提升與成本下降,HIT應用市場會不斷擴大。
3.產業化在加速,突破可能在醞釀中。當前,全球HIT產能約3GW,其中,REC在2019年投運了600MW商業化項目,國內一批企業也開始商業化前的嘗試與導入,估算規劃產能超過20GW,並且2020年Q2-3將有一批標杆項目投運。裝備方面,過去兩年主要裝備企業在轉化效率等方面獲得較大進展,國內相關裝備上市公司也多將HIT作為重點投入方向。設備端清洗制絨、PVD/RPD、絲網印刷都已突破,唯一的難點在於PECVD,海內外眾多企業都在集中攻關以提高PECVD的節拍、穩定性、均勻性,並降低設備價格,明年可能會有較大突破。除PECVD等核心設備外,低溫銀漿、靶材研發也有較大的突破與進展。
投資建議
繼續推薦:隆基股份、通威股份;
推薦:山煤國際(煤炭聯合)、東方日升;
設備環節推薦:金辰股份、捷佳偉創(機械聯合)、邁為股份(機械聯合);
輔材關注:蘇州固鍀。
風險提示:HIT電池成本降低進度不及預期、量產效率提升不及預期。
1.HIT問世已30年,技術積累帶來突破
1.1 異質結電池從萌芽走向成熟
HIT萌芽:1989-1990年。日本三洋用非晶硅薄膜代替本徵微晶硅層,做出的電池效率達到14.5%,並命名為HIT。三洋將HIT註冊為商標,專利保護到2015年結束。
HIT摸索:1991-2015年。海內外眾多研究機構對HIT工藝進行優化,對不同的工藝路線進行了摸索,少量企業建立了中試線,研發效率接近25%。
HIT導入:2016-2019年。2015年三洋專利保護到期,大量企業進入HIT領域,建設了十幾條中試線,嘗試將HIT導入商業化生產,量產效率站上23%,研發站上25%。
中國HIT產業發展歷史。
早期摸索:2011-2014年。上澎、賽昂、國電等企業引入進口設備進行了初步嘗試。
中期嘗試:2015-2018年。中智、漢能、晉能、鈞石等企業建立中試線進行量產嘗試,並摸索設備工藝和電池工藝,但礙於成本因素並未大規模量產。
近期突破:2019年。漢能研發效率達到25.11%,成為新的世界紀錄。晉能和鈞石研發效率接近25%,量產效率站上24%。靶材和銀漿國產化也取得重大突破,HIT降本路徑越來越清晰,性價比不斷提升,佈局HIT的企業從早期7家拓展到當前約20家。
1.2 異質結電池工藝
HIT電池結構:晶硅襯底+正反面各 3 層膜。HIT電池以 N 型單晶硅片作襯底,正反面依次沉積本徵非晶硅薄膜、摻雜非晶硅薄膜、金屬氧化物導電層TCO,再通過絲網印刷製作正負電極,導出電流。
HIT電池製造工序:清洗制絨>非晶硅薄膜沉積>TCO沉積>製作電極>測試分檔。
清洗制絨:去除硅片表面雜質,製作金字塔絨面,減少陽光反射。HIT電池要求製作大絨面,制絨難度高於PERC。
非晶硅沉積:主要使用PECVD設備進行非晶硅薄膜沉積,薄膜厚度為納米級,且內部結構較為複雜,半導體級工藝,技術摸索集中在這個環節。
TCO沉積:使用PVD或者RPD設備沉積金屬氧化物導電層TCO,該工藝在平板顯示領域應用較多,已經十分成熟,PVD和RPD目前還存在路線之爭。
製作電極:絲網印刷或者鍍銅,製作電極導出電流,MBB多主柵技術導入後,銀漿消耗量大幅度下降,鍍銅必要性大幅降低,主流企業基本都走刷銀路線。
1.3異質結電池優勢
效率高:目前主流企業量產效率都站上24%,行業新進者基本也在23.5%以上,明年底有望衝擊25%。效率高帶來組件環節BOM成本和電站環節BOS成本的節省。當前單晶PERC和常規多晶效率差3%,價格差0.35元/瓦。
衰減低:HIT年均衰減0.25%,不到PERC一半,25年內多發電5%左右。
➢ N型硅片摻磷,沒有P型硅片的硼氧對、鐵硼對等複合中心,光致衰減LID很小;
➢N型硅片少子為空穴,空穴比電子更難被俘獲而複合,對金屬雜質不敏感;
➢HIT表面TCO膜為導電體,電荷不會在電池表面聚集,無電位誘導衰減PID;
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