為了推進(jìn)風(fēng)電、光伏的發(fā)展提早達(dá)成“雙碳”戰(zhàn)略，近期國務(wù)院、國家能源局、工信部、自然資源部頻頻釋放利好信號，為光伏市場營造了良好的政策氛圍。2022年，國內(nèi)光伏新增裝機(jī)87.41GW，同比增加59.3%。預(yù)計2023年，我國光伏行業(yè)即將迎來第一個光伏裝機(jī)年新增百吉瓦的時代。
圍繞高效率、高功率、高可靠性、高發(fā)電量四個方面，不斷降低發(fā)電成本將是未來光伏技術(shù)發(fā)展的主攻方向。據(jù)亞化咨詢分析，2023年，PERC仍將是主流電池技術(shù)，N型技術(shù)將繼續(xù)保持著高熱度，多種技術(shù)路線共存。但因PERC的量產(chǎn)轉(zhuǎn)化率已接近“天花板”，并且已進(jìn)入同質(zhì)化競爭，尖端技術(shù)正逐步向更為高效的晶體硅太陽能電池轉(zhuǎn)變。光伏電池技術(shù)路線迭代速度會加快，N型技術(shù)量產(chǎn)正式邁開腳步，為提升光伏系統(tǒng)可靠性與發(fā)電效率，降低度電成本做出貢獻(xiàn)。
異質(zhì)結(jié)：最具產(chǎn)業(yè)化潛力的下一代超高效電池技術(shù)
異質(zhì)結(jié)電池由于具備轉(zhuǎn)換效率高、制造工藝簡單、薄硅片應(yīng)用、溫度系數(shù)低、無光致衰減和電位衰減、可雙面發(fā)電等一系列優(yōu)勢，被譽(yù)為最具產(chǎn)業(yè)化潛力的下一代超高效電池技術(shù)。2022年11-12月，隆基先后創(chuàng)造異質(zhì)結(jié)電池26.81%和無銦異質(zhì)結(jié)電池26.09%的全球最高效率。目前，異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)線量產(chǎn)效率在25%左右，提效空間巨大。
國內(nèi)布局異質(zhì)結(jié)技術(shù)的企業(yè)從2019年的十余家到現(xiàn)在超過五十余家，主要有華晟、晉能、鈞石、東方日升、通威、愛康、明陽、國電投等。其中晉能、鈞石及國電投等布局較早，已建成異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線，規(guī)模多在百MW級；通威、華晟、金剛玻璃、愛康和明陽等后起之秀紛紛宣布建成GW級的異質(zhì)結(jié)產(chǎn)能，并逐步擴(kuò)大其優(yōu)勢。
據(jù)亞化咨詢統(tǒng)計，截至2023年2月底，中國異質(zhì)結(jié)項目總規(guī)劃產(chǎn)能約達(dá)380GW，根據(jù)異質(zhì)結(jié)電池設(shè)備投資額為3.5億元/GW測算，僅規(guī)劃電池設(shè)備的投資總額就高達(dá)1330億元，為異質(zhì)結(jié)設(shè)備供應(yīng)商帶來巨大的市場機(jī)會。目前，我國實際已建產(chǎn)能約為12.58GW。多數(shù)企業(yè)目前仍在評估或計劃階段，還未形成大規(guī)模量產(chǎn)階段。
焦點：硅片減薄成主旋律
硅片切割環(huán)節(jié)的發(fā)展方向主要呈現(xiàn)大尺寸、薄片化、細(xì)線化、柔性化、智能化等特征，通過減少硅片用量、提高產(chǎn)品良率來降低生產(chǎn)成本。
異質(zhì)結(jié)電池由于具有非晶硅層，制造過程中溫度不能高于250℃，因此異質(zhì)結(jié)主要采用低溫銀漿，在不高于200℃的溫度下固化，不易引起硅片翹曲，因此更適合薄片化降本方案。
根據(jù)CPIA的數(shù)據(jù)顯示，2022年異質(zhì)結(jié)主流硅片厚度降至約130μm，硅片厚度仍有廣闊的下降空間，硅片廠商也紛紛加快薄片化進(jìn)程。當(dāng)前龍頭異質(zhì)結(jié)企業(yè)的硅片厚度已達(dá)120μm，較PERC和TOPCon的硅片厚度均領(lǐng)先。
2023年1月，金剛光伏發(fā)布消息，吳江產(chǎn)線已全面使用130μm厚度硅片進(jìn)行量產(chǎn)。未來，金剛光伏將繼續(xù)導(dǎo)入110μm、100μm厚度的硅片，加速推進(jìn)高效微晶異質(zhì)結(jié)電池的薄片化，全力以赴更低成本量產(chǎn)突破。
2023年1月，東方日升與高測股份在N型異質(zhì)結(jié)超薄半片切片領(lǐng)域達(dá)成戰(zhàn)略合作，將進(jìn)一步開發(fā)100μm厚度及更薄厚度的N型異質(zhì)結(jié)半片超薄硅片。此外，東方日升在2月的調(diào)研中表示，目前，公司異質(zhì)結(jié)中試線主要使用的硅片厚度為100-110μm，實驗室中，公司已在測試使用100μm以下厚度的硅片。
據(jù)證券時報報導(dǎo)，近日，華晟新能源CEO周丹表示，華晟在異質(zhì)結(jié)超薄硅片的開發(fā)上進(jìn)展顯著，公司使用的是130μm硅片，良率已經(jīng)超過95.5%；110μm和120μm硅片的量產(chǎn)工藝已經(jīng)完成定型，良率也達(dá)到了95%以上；極致的100μm硅片量產(chǎn)工藝也正在測試中。
由此可見，走在異質(zhì)結(jié)電池研發(fā)前沿的光伏企業(yè)均積極開發(fā)超薄硅片的應(yīng)用，硅片減薄成為研究焦點。由亞化咨詢主辦的第五屆鈣鈦礦、異質(zhì)結(jié)與疊層電池論壇將于4月19-21日在常州召開。來自金剛光伏、東方日升、華晟新能源的專家將參會并作重要報告。
疑點：0BB
異質(zhì)結(jié)是目前公認(rèn)的光伏電池主流技術(shù)路徑，但成本較高仍然是制約其發(fā)展的因素，其中銀漿占異質(zhì)結(jié)非硅成本近40%。對于銀漿降本主要有三個路徑：一是銅電鍍，沉積金屬銅取代原先的銀作為金屬柵線，收集光伏效應(yīng)產(chǎn)生的載流子；二是通過多主柵或者無主柵的方式減少銀漿的消耗；三是改變漿料的配比，采用銀包銅等方式減少低溫銀漿的使用量。
無主柵技術(shù)采用焊帶匯集細(xì)柵電流并實現(xiàn)電池互連，進(jìn)一步促進(jìn)降本增效。即采用銅絲焊帶替代原有銀主柵直接匯集細(xì)柵電流并實現(xiàn)電池片之間的互連，焊帶數(shù)量較主柵數(shù)量進(jìn)一步增加，且寬度進(jìn)一步變細(xì)，助力實現(xiàn)降本增效。從降本角度來說，無主柵技術(shù)從漿料等方面實現(xiàn)了成本的下降；從增效角度來說，無主柵技術(shù)使光生載流子的傳輸距離下降，有效降低串聯(lián)電阻，實現(xiàn)功率損耗降低；同時能夠減少電池表面遮擋，組件功率提升約1%。
無主柵技術(shù)處于產(chǎn)業(yè)化早期，組件、設(shè)備廠商積極布局。國內(nèi)無主柵技術(shù)研發(fā)正持續(xù)推進(jìn)，近年來已有多款無主柵組件推向市場，如愛康無主柵異質(zhì)結(jié)組件，中能創(chuàng)210無主柵異質(zhì)結(jié)組件。此外，國內(nèi)主流設(shè)備廠商也積極布局無主柵設(shè)備，奧特維、邁為、先導(dǎo)智能無主柵設(shè)備已進(jìn)入到中試和驗證階段。預(yù)計2023年，銀包銅漿料結(jié)合0BB技術(shù)，異質(zhì)結(jié)單片耗量降低到70mg，換算每瓦耗量降低到10mg。
目前SmartWire產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展較慢，且專利受限，工藝復(fù)雜度較高，其他無主柵技術(shù)如點膠或焊接能否在2023年實現(xiàn)量產(chǎn)應(yīng)用？無主柵是否能夠真正降低組件的成本？成為異質(zhì)結(jié)的疑點。
熱點：銅電鍍技術(shù)
其他的金屬化技術(shù)主要在于降低銀耗量來實現(xiàn)降本，而銅電鍍則為顛覆性技術(shù)，可以實現(xiàn)完全無銀化。由于它的實踐的可能性較難，一旦研發(fā)突破，會產(chǎn)生巨大的影響，受到了資本的熱捧，尤其對于銀漿成本較高的異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)，銅電鍍是其關(guān)注的熱點。目前銅電鍍以小批量產(chǎn)能為主，根據(jù)海源復(fù)材公告，銅電鍍規(guī)模化產(chǎn)能或?qū)⒂?024年形成。
銅電鍍電極的內(nèi)部致密且均勻，并且與透明導(dǎo)電薄膜連成一體，沒有明顯空隙，具有優(yōu)異的導(dǎo)電性能和接觸性能，可有效提高電性能。當(dāng)前銅電鍍產(chǎn)業(yè)處于中試前設(shè)備測試階段，領(lǐng)先設(shè)備商芯碁微裝、東威科技、羅博特科等均已開始向下游送樣機(jī)測驗。隨著今年設(shè)備驗證結(jié)果落地，若良率、效率、成本等測試結(jié)果理想，預(yù)計2023年行業(yè)將步入中試階段，2024-2025年步入量產(chǎn)。
毫無疑問，銅電鍍是一個終局，因為它完全不需要用銀，此外，效率提升是它的核心競爭力。然而銅電鍍的最大缺點就是設(shè)備難、設(shè)備貴、良率低和環(huán)境污染。對于異質(zhì)結(jié)而言，短期內(nèi)銀包銅還會是推進(jìn)的主流技術(shù)。
賽點：異質(zhì)結(jié)+鈣鈦礦，最佳CP組合
鈣鈦礦電池的理論轉(zhuǎn)換效率極限相對晶硅電池較高，未來提升潛力大。根據(jù)NREL的數(shù)據(jù)顯示，目前，主流光伏晶硅電池的光電轉(zhuǎn)換效率已接近天花板，晶硅電池的實驗室最高轉(zhuǎn)換效率為26.7%，理論轉(zhuǎn)換效率上限為29.3%；而鈣鈦礦單結(jié)電池的實驗室光電轉(zhuǎn)化效率為25.7%，理論轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到33%，鈣鈦礦疊層電池的理論轉(zhuǎn)換效率為45%，具有較高的發(fā)展空間。
鈣鈦礦太陽電池和傳統(tǒng)晶硅太陽電池疊加形成的疊層太陽電池，寬帶隙鈣鈦礦材料吸收短/中波段入射光，窄帶系單晶硅材料吸收中/長波段入射光，可最大限度利用太陽光。異質(zhì)結(jié)與鈣鈦礦具有良好的疊層電池匹配度，異質(zhì)結(jié)鈣鈦礦疊層電池可實現(xiàn)更高的光電轉(zhuǎn)換效率：在轉(zhuǎn)化效率貢獻(xiàn)上，異質(zhì)結(jié)可以貢獻(xiàn)25%-26%的轉(zhuǎn)化效率，而鈣鈦礦疊層則是增加其3%-5%增量效益。
在眾多光伏技術(shù)路徑中，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦天然契合異質(zhì)結(jié)，兩者的疊層技術(shù)被認(rèn)為是最具發(fā)展前景的組合。異質(zhì)結(jié)的結(jié)構(gòu)特點，非常適合作為底電池同鈣鈦礦電池形成疊層電池。此外，異質(zhì)結(jié)疊鈣鈦礦還有一個非常大的優(yōu)勢，二者均為全低溫制成，都是在200攝氏度以下，甚至鈣鈦礦要求更低的溫度。
雖然異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層電池的前途是光明的，但目前還處于實驗室階段，發(fā)展道路是曲折的。鈣鈦礦技術(shù)處于起步階段，若要實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展也具有一定難點。鈣鈦礦太陽能電池穩(wěn)定性提升一直未取得關(guān)鍵性突破，鈣鈦礦中的鉛容易氧化揮發(fā)，晶體遇水時則容易分解，因此，鈣鈦礦太陽能電池在自然環(huán)境下，其穩(wěn)定性能較差、壽命短。
相信隨著產(chǎn)業(yè)化深入，異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦疊層技術(shù)會不斷完善，制造成本會不斷降低，未來發(fā)展前景可期！
由亞化咨詢主辦的第五屆鈣鈦礦、異質(zhì)結(jié)與疊層電池論壇將于2023年4月19-21日在常州召開。來自華晟、金剛玻璃、巴魯夫、晉能、通威、晶科、東方日升、東樹、纖納、協(xié)鑫光電、極電光能、明陽、HORIBA、金晶、光導(dǎo)、晟成光伏、無限光能、方昇光電、曜能科技、理想晶延、西湖大學(xué)、原速科技、樂普科、京浜樂夢、仁爍光能等單位的專家將作重要報告。來自異質(zhì)結(jié)與鈣鈦礦太陽電池產(chǎn)業(yè)鏈800位資深行業(yè)人士將參會并探討行業(yè)最新進(jìn)展。會議還將安排參觀極電光能150MW鈣鈦礦產(chǎn)線。
