中国粉体网讯 太阳能电池片是由单/多晶硅片制成的可以将太阳光能转化为电能的半导体薄片。太阳能电池片位于光伏产业中游,其技术路线和工艺水平直接影响光伏组件的发电效率和使用寿命,是光伏发电系统的核心部件。
根据基体材料的不同,太阳能电池主要分为晶硅电池、薄膜电池和新型电池三大类。从市场应用角度来看,晶硅电池因光电转换效率高、工艺成熟、原料储量丰富等优点,处于市场主导地位。按照所用硅材料形态的不同,晶硅电池分为单晶电池和多晶电池,随着近几年单晶电池生产技术的进步以及成本的不断下降,单晶电池性价比不断提高,在晶硅电池市场处于主导地位。
根据衬底类型的不同,晶硅电池可分为P型电池或N型电池。
电池片技术路线图
来源:东亚前海证券
P型电池:接近转换效率极限
目前市场主流的太阳能电池技术p型PERC晶体硅太阳电池技术,从设备和材料上均已实现国产化批量供应,产业链成熟,生产成本相对较低。PERC作为一种高效电池技术,自开始导入量产后,便迅速被光伏电池企业所引入,替代常规背电场(BSF)技术快速扩张并沿用至今。
根据中国光伏行业协会,2015年前,BSF电池为主流产品,占据了90%的市场份额。2016年起,BSF电池市占率呈现大幅下滑趋势,由2016年的87.8%下滑至2021年的5%,主要原因系BSF电池具有先天局限性,光电损失较大,而下游客户对高效电池片的需求日益显著致使BSF逐渐被淘汰;同期PERC电池市占率呈现大幅提升趋势,由2016年的10.0%攀升至2021年的91.2%,成为电池片主流产品。
但是由于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。
N型电池:当之无愧的新一代主流
2021年是电池技术变革的拐点之年,光伏行业唯一的主旋律是降本增效,随着产业对光伏电池光转换效率的要求不断提高,TOPcon、HJT、IBC等n型高效光伏电池,开始逐步登上舞台,被人们所接纳,逐步占据着未来的市场。
随着以n型隧穿氧化层钝化接触 (n-TOPCon) 单晶硅太阳电池和异质结 (HJT) 单晶硅太阳电池为代表的n型晶体硅太阳电池新建生产线的逐步投产、生产规模的逐步扩大、设备和材料的国产化率逐步提升、设备价格和生产成本的逐步下降、产品性能和竞争力的逐步提升,以及生产工艺的逐步优化,该类太阳电池将凭借比PERC晶体硅太阳电池更高的光电转换效率和更低的衰减率快速提升其市场份额。
TOPCon:TOPCon 单晶硅太阳电池工艺产线的兼容性高,其可与PERC晶体硅太阳电池的高温制备工艺产线相兼容。在此背景下,TOPCon技术路线产业化进程较快。
目前国内厂商取得的TOPCon最高实验室效率记录来自中来股份,其于2023年4月在M10尺寸N型电池上获得26.7%的转换效率。目前,N型TOPCon产能的主要推动者是几家头部一体化光伏企业,包括晶科能源、天合光能、晶澳科技、阿特斯和隆基绿能等。
HJT:HJT效率可达23%-24%,工序少、可实现量产,且电池各项参数均较优。但是其设备贵、投资成本高,银浆及靶材成本较高,成为阻碍其大规模产业化的一点。
目前国内厂商取得的HJT最高实验室效率记录来自隆基绿能,此外,国内头部厂商通威股份、阿特斯、晶澳科技、天合光能等均有HJT技术储备,东方日升、华晟新能源、爱康科技、汉能集团等更是大举押注HJT电池路线。
BC:在TOPCon与HJT发展落地的同时,光伏行业企业并没有暂停除技术路线以外的其他探索,而BC电池便是其中之一,BC术可与多种技术路线叠加形成HBC、PBC、HPBC、TBC、ABC电池。虽然BC技术具有高效率、平台化等优势,但是BC电池的生产工序较长,尤以背电极制作较为繁琐,需要经历 2~3道激光开槽工艺,对设备稳定性/工艺成熟水平要求较高。目前,针对其良率低,成本高,双面率低等问题亟待解决。
目前,隆基绿能及爱旭股份均已实现量产,隆基绿能HPBC产品量产效率可达25.3%,爱旭股份ABC产品量产效率可达26.5%。
2023年是N型量产元年,根据数据显示,到2023年年底,电池片总产能约为1173GW,同比增长106%,其中新增产能主要以N型TOPCon电池为主,TOPCon电池片迎来投产高峰期。2023年TOPCon电池片的产能约249GW,占N型电池片总产能的73.7%,占据绝对优势;HJT电池片的产能约为55GW,占比16.33%;XBC电池片的产能约33.75GW,占比10%。
总之,为实现“降本增效”的目标,大尺寸、高功率的N型路线是当前确定性较高的行业趋势,N型电池的需求量正在快速增长。目前,光伏行业经历一个技术迭代的过程,先进产能将逐渐替代落后产能。随着大规模N型产能的逐步落地,未来大量存量PERC产能将被陆续出清,N型将成为绝对的主流。
参考来源:
经纬创投.光伏电池的技术之争,谁将在万亿市场中脱颖而出?
经济观察报.光伏组件“N型化”全面加速:哪类技术路径将成为市场主流?
乐晴智库.光伏N型电池爆发!下一代主流技术,龙头强者恒强
普华有策.太阳能电池片市场需求旺盛,大尺寸化、N 型等技术快速发展
光伏干货.光伏电池片深度:主流技术、提效思路、投资成本、量产分析、市场格局、趋势展望...
智通财经网.集邦咨询:2023年底N型电池产能可达676GW TOPCon技术电池片产能占84%
东亚前海证券.光伏电池片:N型电池片技术迭代拉开序幕,引领行业降本增效
(中国粉体网编辑整理/初末)
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