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1000GW大扩产,TOPCon竞跑“谁主沉浮”?
日期:2023-09-22   [复制链接]
责任编辑:sy_huamengqi 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
光伏技术路线之争向来是热门话题。近期,隆基突然表态站队BC电池,又引起行业内对技术路线的新一波讨论。

隆基宣布将全面押注BC电池。隆基绿能认为,BC电池会逐步取代TOPCon成为行业主流。但同行业公司也表达了对TOPCon路线的看好。晶科能源表示,坚定看好TOPCon是未来3—5年的技术主流。天合光能表示,目前主要聚焦TOPCon,这是公司“综合考虑下最具性价比的技术路线”。

光伏电池技术路线短期内难有定论,市场会最终给出答案。目前不可争辩的事实是,作为N型技术的代表,今年TOPCon已强势崛起,至少60家企业在进行TOPCon的产能布局。经不完全统计,N型相关落地、建设、规划总产能达到1000GW。

从产能与出货方面,TOPCon正在逐步取代PERC,成为光伏市场主导产品。一场新的竞赛,正在龙头企业间发生。

崛起

TOPCon,即Tunnel Oxide Passivated Contact,全名为隧穿氧化层钝化接触电池,2013年第28届欧洲PVSEC光伏大会上,德国Fraunhofer太阳能研究所首次提出了TOPCon电池的结构概念。

2015年,Fraunhofer首次将TOPCon单晶电池效率提升超过25%,达到至25.1%,2017年,德国Frauhofer研究所在4cm2硅片上将TOPCon电池效率提升到了25.8%,表现出这种电池的效率潜力。

次年,TOPCon技术很快在中国大规模研发和应用。晶科能源在2018年制备的TOPCon电池最高效率达到了24.19%;2019年,行业杀出一家TOPCon“黑马”企业——一道新能,率先建成了国内首条年产1.2GW高效TOPCon电池生产线。

发展到2022年,TOPCon技术进入“元年”,市场占比快速提升。根据中国光伏行业协会(CPIA)的统计,2022年,N型电池的市场占比已提至9.1%,其中TOPCon电池市场占比8.3%。

而今年,TOPCon全面爆发。据PV Infolink预估,2023年底TOPCon名义产能将有望超过600GW,组件出货有望达到约120GW上下的水平,TOPCon组件产品在2023年的市占比将在25-30%左右,2024年有望成长至60%左右。

转换效率方面,TOPCon也屡创新高。日前,一道新能发布的TOPCon4.0大面积电池的效率达到26.33%,是目前大面积TOPCOn电池的世界纪录。

TOPCon强势崛起,原因可归结为三点:

一是TOPCon拥有显著的技术优势,推动其效率的提升和成本的下降。

目前P型PERC电池效率平均在23.5%左右,而头部企业TOPCon电池量产平均效率达到了25.5%以上。一道新能CTO宋登元对媒体介绍称,在各种环境下应用的实证数据表明,TOPCon比PERC发电量高5%-7%左右。

成本方面,华泰证券日前发布的研报显示,当前领先的TOPCon电池厂可将和PERC之间的成本差异控制在0.03元/W以内。

相对于其他N型技术来说,TOPCon更是足具成本优势。业内人士表示,从投资成本来看,TOPCon单GW设备投资额约1.8亿元以下,HJT在3.5亿元至4.5亿元;另外,在PERC产线上新增LPCVD/PECVD设备、镀膜设备等即可升级改造至TOPCon产线,单GW改造成本在0.8亿元,对于传统厂商具备更高经济效益。

二是资本强势布局,利好TOPCon。

资本大量涌入,曾令业界产生“产能过剩”的担忧。但也有多位业内人士表示,更多资本的涌入是市场化竞争的正常现象,将推动技术创新和成本的继续下降。

较为显著的一个例子,是对TOPCon研发的投入。以一道新能为例,其研发及专业技术人员占员工总数20%,每年的研发投入都占销售收入的5%左右,目前拥有各类专利超过210余项。正是由于对研发的大量、持续投入,一道新能才得以数次刷新其TOPCon产品的效率,将26.33%的数字写到了世界纪录的刻度表上。

三是TOPCon的产业链配套更为完备。

一项技术产业化的前提,是需要形成完善的产业生态。业界普遍认为,在N型技术中,TOPCon的产业链成熟度更高。尤其是近两年,从硅片到电池、组件,从银浆到设备、胶膜,TOPCon的上下游配套逐渐完备,各环节均有成熟的供应体系,因此才推动了TOPCon技术成本的快速下降。

宋登元也曾表示,“正是由于全产业链的共同努力,(TOPCon)产品的效率每年才能以0.3%-0.5%的幅度保持不断进步。”

隐忧

明年开始,将有大量新增TOPCon产能进入市场,优势N型产能替代P型的步伐会加快,但TOPCon能否在未来几年内一锤定局,也仍存在隐忧。

首先是组件功率虚高问题。

不同类型的组件产品,其功率测试所采用的“标准”互不相同。PERC技术及产品的市场应用已经有足够长时间,标准较为统一,不同机构测试的偏差较小。但N型产品,尤其是TOPCon,兴起时间较短,尚未形成统一标准。

据业内人士介绍,测试误差、制造工艺的不稳定性、原材料的差异,以及不良品筛选等因素,都会导致产品功率的“虚高”;也不排除在激烈的市场竞争下,有组件企业为吸引客户购买,而故意“虚标”功率。

根据中国计量院近期的调研数据,不同的第三方机构对同一块组件测出的功率数值与该组件的实际功率差异幅度不尽相同——在部分产品上,测出的功率数值会比实际功率高出近14W。也就是说,产品的购买者要为这14W不存在的功率买单。

其次,PECVD与LPCVD工艺路线之争未有结果。

新的TOPCon对生产制备环节提出了新的工艺要求,大多数工艺上的调整可以在原有的PREC基础上稍作升级就可以达到,但薄膜沉积工艺,是TOPCon电池技术的核心,在工艺路线选择上,要尤其慎重。

目前薄膜沉积工艺的主流工艺路线,分为低压气相沉积(LPCVD)和等离子增强气相沉积(PECVD)。

LPCVD路线,成熟度相对较高,成膜效果好,电池效率高,但是需要每3-6个月更换石英管和石英舟,石英的紧缺,无疑会影响产品产量。而PECVD可原位掺杂、工艺精简,但存在成膜质量较差、生产良率较低等问题。

目前,LPCVD代表企业为晶科能源、一道新能和钧达股份等;而PECVD主要厂商包括通威股份、天合光能等。

据上海交通大学太阳能研究所所长沈文忠介绍,工艺路线的选择将决定企业的生命力,但到目前为止,PECVD和LPCVD的选择还没有非常的明朗。主流、大型的企业都选择LPCVD路线,初创企业和新进入企业大部分选择PECVD路线。两种路线的选择未来肯定会分出一定的胜负。

再次,业内对TOPCon产能过剩仍存担忧。

协鑫集成执行总裁蒋卫朋曾对媒体表示,虽然TOPCon扩产凶猛,但实际落地产能有限,不一定会达到预期。特别是对跨界企业来讲,新技术新产能的投入还是需要有不错的执行团队才能实施。

隆基绿能管理层日前的表述更为悲观。他们认为,TOPCon“明年上半年预计将有400GW-500GW产能投向市场,很快进入相对过剩的状态”。叠加“投资收益达不到预期”,TOPCon可能出现“未赚钱就过剩的苗头”。

上述这些完全不一样的看法,显示着行业内部的分歧。一个不争的事实是,最近一两年行业企业扩产的规模非常惊人,所谓的产能过剩隐忧,不单单是TOPCon,而是整个行业的。当整个行业都产能过剩,先进、高效的产品反而更显出优势。多位行业权威人士认为,光伏发展行业过剩的永远是落后产能,先进产能总是供不应求。

另外,随着HJT、XBC等技术路线进一步实现降本,TOPCon如何在成本方面保持领先,已成为产业链各环节都在面临的挑战。上海交通大学太阳能研究所所长、上海市太阳能学会名誉理事长沈文忠教授认为,无论是在拉晶、切片,还是在电池、组件环节,都正在做大量的努力,克服TOPCon成长过程中的问题。但希望行业能够持续静下心来,能保质保量地发展TOPCon技术。

未来

TOPCon的生命周期到底有多长?

据沈文忠判断,TOPCon至少在8—10年内会作为光伏产业链的主流产品。“我们不可能再从N型转到P型,这是物理学的原理决定的,未来肯定是N型技术的天下”。而TOPCon在不断完善自身,“未来可能将发展到和异质结非常相近的一些路线”。

宋登元也认为,TOPCon和异质结属于同源技术,“是相互推动、共同进步的关系”,而未来几年,各技术将“百花齐放”,但TOPCon一定是主流。

但另一个问题随之出现,TOPCon时代,各企业中,谁将成为引领者?

华泰证券日前分析认为,在这一轮产业技术迭代周期中,率先实现技术研发与量产的领先电池组件厂商,有望充分享受新技术带来的超额收益。

在TOPCon“研发和量产”上均领先的厂商,不在少数,其中晶科、晶澳、天合等都是深耕光伏产业多年的龙头企业。相较之下,2018年才成立的一道新能特别值得注意,“黑马”的潜力往往都非常惊人。

一道新能从成立之初就坚定地选择了TOPCon技术路线,可以说是带着TOPCon基因加入行业的。一道也屡屡刷新TOPCon电池的转换效率记录,今年5月,一道新能TOPCon 3.0 Plus电池效率突破26.24%,创造730mV开路电压的世界纪录。4个月后,一道新能自主研发的TOPCon 4.0核心技术的电池效率再创新高,大面积电池(面积为333.4cm²)的效率突破26.33%,再度刷新了5月的效率记录,再创大面积TOPCon电池效率的世界纪录。

迄今为止,一道新能的N型双面TOPCon 3.0plus已进入大规模量产阶段。产能方面,2021年一道新能的产能还只是3.2GW,到2022年飙升至9GW。今年预计电池和组件产能都将达到30GW。

对于TOPCon技术能力如何进一步提升,一道新能也有明确规划。宋登元日前在“N型TOPCon技术和供应链论坛”上表示,TOPCon的平均效率在26%是一个节点。“超过26%后,电池结构就要变化。之后27%是下一个节点,超过27%之后,技术上可以将效率继续提升,但是成本较高,不适合工业化生产。”

因此,基于现有TOPcon的规模化量产,一道新能进一步布局了TBC、CSPC、TSiP、SFOS等核心电池技术。其中,SFOS电池技术是一道新能与新南威尔士大学光伏研究中心联合研发的超高效电池技术,其理论最高效率可超40%。

光伏的能源属性决定其成本优先是王道。一道新能在引领TOPCon产业链协同合作、持续提效降本方面,也显示了领军者的姿态。

自2022年起,一道新能就开始研发无主栅技术,实现了银耗的大幅降低,并且带来一系列好处,包括容易薄片化、焊接良率高、设备成本低、提升CTM、提高可靠性。日前,搭载TOPCon3.0 Puls的无主栅技术已融入量产,估计不久就会有降本效果显现。

另外,值得注意的是,无主栅是一个降本的通用技术,它可以用在TOPCon上,也可以用在HJT,甚至用在逐渐淡出市场的PERC上。

正如宋登元所说,“光伏技术是人类的一种财富,它的核心是人类探索高效利用太阳能来发电,提效降本的很多原理是通用的,因此技术路线的竞争并不是你死我活的,而是相互促进,只有光伏技术的百花齐放,才能促进光伏产业的健康发展。”

在百花齐放中,光电技术走向更高效率、更低成本的未来,踩准技术主线的企业将迎风飞翔,成长为新的龙头。

原标题:1000GW大扩产,TOPCon竞跑“谁主沉浮”?
 
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来源:华夏能源网
 
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