光伏技术HJT、TOPCON、PERC比较,哪种会更有前途?

光伏产业
2022-10-26

当前, 光伏技术多种多样,对许多想投资光伏行业股票的投资者来说,如雾里看花。那么本篇文章,将从光伏的技术路径来为大家解析,从发展光伏的生命周期中,我们应该如何看待光伏产业,对应的公司又有哪些。


光伏产业发展趋势:


P型电池仍占主流,N型电池有望接棒

晶硅电池技术是以硅片为衬底,那么根据硅片的差异,又可分为:

1. 采用P型硅片的P型电池

2. 采用N型硅片的N型电池


P型电池

P型电池的制作工艺相对简单,而且成本也较低,主要分为:BSF和PERC电池两种类型。


在2020年,PERC反超BSF,已实现了P型单晶电池均已采用PERC技术,平均转换效率同比提升0.5%,规模化生产的单/多晶电池平均转换效率分别达到22.7%和19.4%。


但由于P型单晶硅PERC电池理论转换效率极限为24.5%,导致P型PERC单晶电池效率很难再有大幅度的提升;并且未能彻底解决以P型硅片为基底的电池所产生的光衰现象,这些因素使得P型硅电池很难有进一步的发展。所以这就有了N型电池的发展。


N型电池

N型电池优势明显,有望接棒。


为什么N型电池将取代P型电池?

相比P型硅片,N型硅片的载流子寿命高至少一个数量级。

因为,N型硅片掺入的主要是“磷元素”,所以在材料中不会形成硼氧原子对,这是P型电池光致衰减的主要原因。也是因为这个点,也将会极大提升电池的开路电压和短路电流,带来更高电池转化效率,包括N型硅电池和组件的初始光诱导衰减几乎为零。


不管是“P型”还是“N型”,这两种电池的发电原理,本质上没有太大差异,都是依据“PN结”所进行光生载流子分离。但是P型的两种常规技术,在未来并非是主流产品,反而是N型电池的Topcon和HJT等技术,因为它们的良品率更好,转化率更高。


TOPCon:技术变革,有望享受技术溢价

TOPCon是在刚刚所阐述的“N型电池”的工艺基础上继续研发,所得出的“隧穿氧化层钝化接触”的技术。说白了,这个技术可以大幅度提升N型电池转换效率。


TOPCon技术与PERC技术对比优势


1. TOPCon效率高。根据理论计算,目前TOPCon主流电池量产效率约23.7-23.8%,部分电池厂商宣布已实现24.0%+;包括中来股份等在内的许多公司已经将实验室效率做到了25%以上,未来前景广阔。


2. TOPCon成本低。TOPCon与PERC均为高温工艺,并且能最大程度的保留和利用,现有的传统P型电池设备制程,这两者电池技术和产线设备兼容性较高。TOPCon可以从PERC产线升级,不需要新建产线。如果只是在原有的PERC工艺上进行升级改造,只需增加0.5-1亿元/GW的投资额,边际投资成本优于其他N型技术路线。PERC技术的产线,是P型电池的主流应用,那么在面临大规模PERC产线设备资产折旧计提压力下,继续将设备去升级、改造TOPCon,是有利于降低沉没风险。


未来可能会随着非硅成本的下降及良率、效率等进一步提升,TOPCon将快速缩小与PERC之间的成本差距,成为新一代的主流产品。


TOPCon产业化进度

因PERC电池现存产能较大,2019年来新增的PERC产能,基本预留TOPCon接口以备后续改造升级。目前许多一线大厂的PERC产能已经逐渐停止产能。


哪些公司采用了TOPCON技术?

现有涉及TOPCON技术的主要企业有:隆基股份、中来股份、晶科能源、天合光能、东方日升等,多为垂直一体化企业。其中,中来股份是最早布局TOPCon的企业之一,公司TOPCon电池量产批次平均转换效率为24.2%,部分产品达到24.5%。


目前TOPCon公布的最高实验室转换效率为2021年中来公布的25.4%。而晶科能源是TOPCon最早将实现GW级出货的企业。进入Q2后,包括晶科在内的多家厂商TOPCon产能开始释放,有望享受技术溢价。


根据PVInfoLink和集邦新能源统计,截至2022年底,全行业TOPCon产能有望超40GW,预计到2023年底将达约80GW。


但进入2022年,光伏电池片的技术迭代正式迎来了新的时代,TOPCon、HJT、IBC等转换效率更高的电池技术将从实验室迈向产业链,在形成投产-规模化效应降本-持续扩产的良性循环过程中,享受技术红利的企业有望迎来市占率提升+享受技术溢价的双重优势。


下面,牛财君就简单介绍一下与TOPCon技术竞争的另一种光伏技术:HJT技术


TOPCON技术和HJT技术比较如何?

HJT工艺技术,叠加后转换效率或可提升至30%以上。

HJT技术的发展工艺和上文说的TOPCON有很大的不一样,TOPCON是由“P型电池”的产线升级而来。所以很多厂家为了节约成本,从而会选择TOPCON的继续升级与改造。


HJT技术有哪些优势?

1. HJT工艺流程短。HJT电池工艺,主要只包括4个环节,制绒、非晶硅沉积、TCO沉积、丝网印刷。这远低于PERC技术的10个、TOPCON技术的12-13个环节。

2. 转换效率高。在实验室中,TOPCon的产能,只能部分产能在24%左右,那N型电池,目前产效率普遍已在24%以上。而在想往后一步发展,技术路线已经非常明确,要在前后表面分辨使用掺杂纳米晶硅、掺杂微晶硅。HJT未来叠加IBC和钙钛矿转换效率或可提升至30%以上。

3. 低衰减。根据民生证券数据显示:HJT电池首年衰减1-2%,此后每年衰减0.25%,远低于PERC电池掺镓片的衰减情况(首年衰减2%,此后每年衰减0.45%),也因此 HJT电池全生命周期每瓦发电量高出双面PERC电池约1.9%-2.9%。


隆基股份在10月28日公布,经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测试,其异质结电池(HJT)转换效率高达26.3%,是目前实验室最高转换效率。量产转化效率目前最高达到了25.31%。参考集邦新能源统计,2021年HJT规划产能约148.2GW,其中已建成产能为6.35GW,在建/待建产能141.9GW;量产尺寸以M2、G1、M4为主,少数企业具备M6尺寸生产能力,M10、G12尺寸尚处于研发阶段。



伴随着市场主流电池—PERC电池效率提升开始放缓,以及基于N型硅片的异质结电池产业化逐步成熟,光伏电池产业发展的重心正在悄然转变。业内专家认为,相比其他技术路线,HJT技术具有更好的转换率和降本空间,同时也更适合与叠瓦技术相结合,这一技术被业内称为下一代商业光伏生产的重要候选技术。



HJT技术有哪些短板?

HJT技术需要重新投资新的生产线,成本较高。

HJT与PERC工艺路线完全不同,无法从旧的PERC生产线升级,只能新投产线;且HJT与主流的PERC生产设备不兼容,因此已经PERC工艺,再转型有会给企业带来较高的转换成本。所以HJT技术对二、三线以下企业或新技术行业比较友好,没有产能历史包袱。

HJT工艺的成本较高, 主要体现在:浆料、靶材、设备环节。


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