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隆基押注BC电池 引发新一轮光伏技术路线之争

 wupin 2023-10-21 发布于湖北

文/安娜

9月5日,隆基股份在其2023年半年报业绩说明会上,董事长钟宝申确定了BC电池将成为未来的主要技术路线。

这个消息出来后,引发市场对光伏电池技术路线的激烈争论。

关于隆基BC电池的小作文满天飞,ABC组件及电池制造商爱旭股份(600732.SH)、BC电池激光微蚀刻设备厂商帝尔激光(300776.SZ)等相关概念股当日强势封板,隆基当日也大涨4%。

光伏行业过去十年由于不断的技术迭代和降本增效,光伏度电成本从从2010年的2.47元/度、下降至2022年的0.3元/度左右,下降幅度高达87%。

中国光伏龙头企业也凭借晶硅技术和成本控制能力,全球光伏产业重心进一步向中国转移,硅料、硅片、电池片、组件各个产业链环节基本80-90%以上的产能集中在国内,产业链呈现中国制造、输出全球态势。

光伏行业技术迭代非常快,新技术带来旧的产能的淘汰,也会带来新的产能投产的“军备竞赛”。

那么隆基选择BC电池技术的竞争环境是什么样子的?为什么会选择BC电池这条技术路线,以及成功的关键因素有哪些?

太阳能电池技术的发展历史可以总结为:

技术发展史:铝背场 BSF 电池(2016年以前)→PERC 电池(2017 年至今)→PERC+/TOPCon(2020年)→HJT 电池→IBC 电池(潜在方向)→钙钛矿叠层电池(潜在方向)。

图片来源:网络

光伏发电的原理是利用光生伏特效应和PN结,当太阳光照射时,产生电池内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流。

根据电池硅片掺杂元素不同,又分为P型电池和N型电池。

传统P型电池硅片基底掺硼,通过扩散磷形成N+/P结构,虽然扩散工艺简单但转换效率上限较低,P型电池主要包括 BSF常规铝背场电池和PERC钝化发射极和背面电池。

第一代电池为BSF常规铝背场电池,在电池P-N结制备完成后,于硅片的背光面沉积一层铝膜,无介电膜。铝背场电池效率损失来自于背面全金属的复合,背钝化电池结构 PERC 应运而生。2021 年 BSF 电池市场占比下降至 5%,基本面临淘汰。

PERC电池,目前技术比较成熟、性价比比较高,技术相对容易,设备完成了国产化,成本较低,目前依然是光伏电池主流技术,主要都是老玩家,隆基、爱旭、通威、晶科等。但是其电池量产效率最高效率达到23.5%,已经接近了理论效率极限24.5%。

图片来源:网络

新型N型电池硅片基底掺磷,通过扩散硼形成 P+/N结构,扩散工艺难度大,但少子寿命长,且没有硼氧复合和硼铁复合,从而避免了形成复合中心的光致衰减损失,电池转换效率优势明显,是未来的技术迭代方向。

N型高效电池技术,其钝化接触技术大幅减少金属电极和电池的接触复合,从而实现比PERC 电池更高的转换效率。具体包括TOPCon隧穿氧化层钝化接触电池、HJT具有本征非晶层的异质结电池、IBC交指式背接触电池等。

而IBC可以和TOPCon叠加成为TBC,IBC和HJT叠加成为HBC,PERC和IBC叠加为HPBC。

图片来源:广发证券

不同N型技术有不同的特点和优劣势:

TOPCon电池可以在PERC基础上升级,可对原产线升级改造。

TOPCon需要在PERC产线上增加扩散、刻蚀及沉积设备改造,成本增加幅度小,技术已经打通,量产效率在24-25%,TOPCon电池的理论效率达到28.7%。

HJT电池工艺简单、工序少、可实现量产,目前处于0-1阶段,电池目前效率可达到24.5-25%,理论效率达到29.2%。但是其设备贵、投资成本高,成为阻碍其大规模产业化的一点,但未来有机会成为光伏电池技术的发力方向。

IBC电池目前效率可突破25%,理论效率达29.3%,但是其工序复杂,良率较低。国内主要是隆基和爱旭在布局,技术难度极高,单GW设备投资高、技术路径复杂,单全背板效率高,可能是未来主流路径。

TOPCon、HJT、IBC技术这三种技术基本上在2020年就被确定下来是最有前景的技术。

TOPCon、HJT被讨论最多,因为最可能先被大规模应用,IBC技术只有少量玩家参加,因为IBC技术工艺要求最高,设备研发不成熟。

但在2020-2022年还没有哪一家公司在新技术上达到完全成熟,这里说的成熟不单是指技术,更重要的是成本与效率的综合。

各家光伏厂商选择不同技术背后有什么原因呢?

TOPCon为头部企业转型首选。

隆基、晶科、晶澳等头部垂直一体化厂商积累了大量的PERC产能,一旦转换技术路线,将面临巨大的沉没成本,相较其他电池技术,无需抛弃现有产线的TOPCon技术因此成为TOP10组件企业的首要选择。

蝉联多年出货量第一的晶科能源更是大力发展TOPCon产能,隆基选择另外一种消耗其P型硅片的技术路线HPBC。

据高工产研光伏研究所(GGII)不完全统计,2022年底我国TOPCon电池产能约为100GW,预计到2023年底上升至400GW,未来规划产能则在800GW以上。

其中晶科能源2022年底TOPCon产能就达到35GW,2023年底产能规划55GW;

钧达股份、天合光能、阿特斯计划在2023年大举扩产,到年底规划产能均在40GW以上;

而正泰新能、一道新能、英发德耀、隆基绿能(601012)(601012.SH)等企业2023年规划产能也在30GW以上。

新进玩家弯道超车选择HJT技术路线。

由于没有太多PERC产线转型升级的需求,以及担心TOPCon成为过度路线而产能过剩,爱康科技、华晟新能源、金刚玻璃、明阳智能、宝馨科技等新玩家对HJT技术展开布局,目前HJT电池产线大部分仍以小规模为主。

根据 PVInfolink,2022年我国HJT产能达到14GW,2023 年年底我国HJT产能预估可达到 58GW。

一直以来隆基同时对多个电池技术进行研发,包括TOPCon、HJT、IBC等,而HPBC电池片曾是隆基重点研发项目,实际为P型的IBC电池技术,能较好的消化隆基P型硅片产能。自2018年隆基首席科学家李华博士牵头组建团队,一直到今年HPBC投入量产,已历时四年。

但是HPBC属于单玻组件,如果下游组件价格1.8元/瓦以上,那么HPBC有溢价,但现在组件价格已经跌到1.2元/瓦,HPBC价格昂贵又是单面发电,隆基的优势难以体现。

BC电池技术为另外一种N型路线,爱旭2022年推出ABC电池(全背接触+无银),爱旭ABC电池的量产效率做到了26.5%,明显高于TOPCon和HJT电池,公司计划2023年底形成25GW高效ABC电池、组件产能,其中珠海6.5GW已经实现满产。

不过BC电池技术难度高,工序复杂导致良率较低,设备投资高,高溢价阻碍了其产品进入主流市场。此前,爱旭股份将今年ABC出货预期从5GW-6GW下调到2GW-3GW。

现在隆基在主流技术TOPCON与未来路线HJT之间,选择了BC电池的原因是什么?

隆基绿能董事长钟宝申在回答电池技术选择问题时也表示:“前期,隆基一直没有非常明确地对外界去讲(电池技术),但公司内部一直开展着高强度的研发和审慎的论证。隆基绿能在前两年的扩产上持谨慎态度,主要是基于在技术路线快速变化期对风险的判断。”

隆基认为TOPCon为过渡路线,TOPCON效率提升太小,同行之间差异不大,容易出现“行业没有全投产就出现过剩”的局面。

而HJT路线仍然亟待解决银浆耗量和设备投入高门槛等降本的问题,目前也无法实现大规模量产。

“后PERC时代”,隆基无力在TOPCon和HJT寻求“霸主”地位,只能另辟蹊径,才有机会重回宝座,制订行业标准,并依此建立行业生态。

此外,IBC电池可以叠加TOPCon成为TBC,IBC和HJT叠加成为HBC,可以看出隆基选择BC电池并不是完全摒弃TOPCon或者HJT,而是想在同行竞争对手的技术基础之上更进一步。

截至今年8月22日,隆基目前在建、拟建电池项目,包括鄂尔多斯、西咸、铜川和西安四地项目,合计规划总产能在85GW以上。

据与隆基有业务往来的分布式光伏承建商透露,鄂尔多斯一条30GW线确定采用TOPCON路线,近日设备开始进场,拟于今年8月投产,2024年一季度达产。

隆基另有30GW的HPBC电池片预计今年底达产。

而其余西咸一条50GW线、铜川一条12GW线和西安两条12GW线等项目,根据隆基最新表态,都将采用BC电池技术路线。

图片来源:网络

接下来,我们再简单回顾下隆基的历次技术路线之争。

最为大家津津乐道的是单晶多晶之争。

一方是隆基绿能、晶澳科技为代表的单晶阵营,另一方是协鑫集团、阿特斯为代表的多晶硅阵营。

2016年之前,市场还是多晶硅的天下,多晶硅片的市场占比在75%-80%左右。

2015年,隆基率先采用了金刚线切割技术,单晶硅片切片成本大幅下降(其非硅成本从6元/片以上降低到0.8元/片以下,降幅接近90%)。

次年,又率先推广了PERC高效电池技术,把单晶多晶电池效率差拉大到3%。

在隆基的带动下,单晶硅既降成本又提效率,性价比逐渐碾压多晶硅。

在单晶硅和多晶硅的路线之争中,单晶硅以压倒性优势胜出,并带动整个行业的成本的降低,目前市占率已超90%。

押对宝的隆基股份最高市值超过5000亿元,成为光伏行业的龙头之一。

从上面这次技术路线之争可以看出,光伏行业的竞争的主旋律是降本增效,光伏技术路线之争属于技术、成本和效率综合的竞争。

而在另外一场技术路线之争中,隆基的市场份额就不断被挤占。

2019年8月,TCL中环发布了G12即210尺寸硅片,自此拉响了210与182硅片、组件尺寸之争。tcl中环推出210硅片后,很快得到天合光能和东方日升等组件厂商的积极相应,另外一边,硅片龙头隆基则依然坚持182尺寸最优。

2020年6月,隆基、晶澳、晶科等七家光伏企业联合倡议M10(边距182mm)硅片尺寸标准。

同年12月,天合光能、东方日升、阿特斯、中环、通威等8家龙头发布《关于推进光伏行业210mm硅片及组件尺寸标准化的联合倡议》。

提议在210mm-220mm尺寸范围内,选择SEMI标准(国际半导体设备和材料协会标准)中确定的硅片尺寸210+/-0.25mm作为唯一尺寸,并修订SEMI以及光伏行业协会已有的组件尺寸标准。

随后,围绕硅片尺寸、高功率组件展开了激烈的争斗。双方各抒已见,都是坚持自己产的是最好的。

时至今日,谁优谁劣也没有掰扯清楚,不过市场已经选择了更大尺寸210,210的硅片、组件市占率不断提高。

2022年210尺寸组件市场占有率54.14%,182尺寸组件市场占有率29.29%,166及以下16.57%。

预计大尺寸成为行业发展主旋律,210尺寸产能占比不管提升,据集邦咨询预计,2023年210尺寸组件占比达7层,而182占比22%。

在这场技术路线之争中,适合市场的就是好的,市场最终决定了谁的市占率更高。

从以上的分析可以看出,每家公司选择不同技术路线的背后,是综合考虑了公司所处的竞争环境、公司的优势、有没有人才和技术储备、沉没成本及其他投资风险等而做出的最优的选择。

最终谁胜谁负,除了技术是很重要的因素,成本、市场也是最终能否实现市场占有率提高的关键。

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