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    一天研究一个行业:中国光伏电池行业市场深度解读

    发布时间: 2024-04-30 04:18:56 文章来源: 电站投资与开发
    【产品描述】

      原文标题:“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

      太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。光伏电池技术共经历三代:第一代电池技术(2016年之前)为常规Al-BSF铝背场电池,背面沉积一层铝膜,电池效率损失来自于背面全金属的复合;第二代电池技术(2017至今)为单晶P型PERC及PERC+电池,背面形成氧化铝钝化层降低复合,是最具经济性的主流产品;第三代电池技术(开启产业化元年)为N型高效电池技术,包括TOPCon、HJT、IBC电池,其钝化接触技术减少金属电极和电池的接触复合。随着国内外需求开始转向高效产品以及“降本增效”提速,N型电池是下一步迭代发展的方向。

      从分类上来看,按照电池片的材质,太阳能电池大概能分为两类,一类是晶体硅太阳能电池,包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池;另一类是薄膜太阳能电池,最重要的包含非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池及铜铟镓二硒太阳能电池等。在能量转换效率和常规使用的寿命等综合性能方面,单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低,但价格更便宜。因此多晶硅太阳能电池是目前主流的太阳能电池产品。

      从衬底类型来看,可将电池片分为P型电池片和N型电池片两类。P型电池原材料为P型硅片(掺杂硼),N型电池原材料为N型硅片(掺杂磷)。P型电池最重要的包含BSF(常规铝背场电池)和PERC(钝化发射极和背面电池);N型电池目前较主流的技术为TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)和HJT(本征薄膜异质结)。N型电池通过电子导电,且硼氧原子对造成的光致衰减较少,因此光电转换效率更高。

      TOPCon电池属于一种钝化接触型电池。采用薄膜将金属与硅衬底隔离,能够大大减少少子复合。在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构。超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层,同时阻挡少子空穴复合,进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集,极大地降低复合速率,提升了电池的开路电压和短路电流,从而提升电池转换效率。

      从工艺上来看,TOPCon与PERC电池在结构方面一定的相似性也带来了设备和工艺上的相容性。前者的正面与后者的背面膜层及金属化方式一致,两面最外侧也都是氮化硅减反钝化层,前道的清洗制绒工艺也相同。

      二者工艺与产线)TOPCon增加了制作隧穿氧化层和多晶硅核心结构的工艺设备,具体又与细分技术路线有关,一般会增加LPCVD或PECVD设备,并配套扩散或退火炉,2)衬底硅片导电型变为N型后,电池前表面由磷扩散变为硼扩散,工艺会有所调整但设备不变,3)TOPCon背面不需再进行激光开槽,多晶硅层本身具备导电性可将载流子传输给电极,4)正面制作选择性发射极SE的工艺尚未完全成熟,厂家可能会选择预留。

      从政策端来看,根据2022年5月底国家发改委及国家能源局发布的《关于促进新时代新能源高水平发展的实施方案》,旨在锚定2030年我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿干瓦以上的目标,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。推动新能源在工业和建筑领域应用,到2025年,公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到50%。2022年6月初发布的《“十四五”可再次生产的能源发展规划》又再次强调了光伏产业在不一样的地区、场景的建设和运用。从国家层面来看,光伏行业是国家重点支持的朝阳产业,未来十年国家将通过大力提升光伏装机容量规模来促进行业发展,重塑能源体系。

      TOPCon电池是高效晶硅电池发展趋势之一。从晶硅太阳能电池产业链来看,上游原材料行业,包括生产电池片的硅料、硅片,生产背板的PET基膜、含氟薄膜等;中游包括电池片、玻璃、EVA胶膜、背板、边框、接线盒及其组合而成的太阳能电池组件、安装系统支架、控制器、逆变器等;下游为应用系统环节。

      从全球光伏装机容量来看,全球光伏新增装机保持逐年增长态势。据IEA统计,2021年全球光伏累计装机容量达到942GW,新增装机容量为175GW。

      从国内光伏装机情况去看,我国光伏装机全球第一。据统计,2021年我国光伏累计装机容量为305.99GW,新增装机容量为54.88GW。

      电池片是光伏组件的部件之一,占组件成本50%左右。从光伏组件产量来看,据统计,2020年中国光伏组件产量为124.6GW,同比2019年增涨26.37%。2021年中国光伏组件产量为182GW,同比2020年增涨46.07%;组件最高功率逐步提升,由2020年的600W提升至2021年700W。

      从光伏电池片产量来看,全国电池片产量近十年来保持快速地增长,CAGR高达33.5%。根据中国光伏行业协会(CPIA)数据,我国电池片产量已经从2011年的11GW迅速增长到了2021年的198GW,2021年电池片产量同比增长46.9%,近十年的CAGR高达33.5%。预计2022年全国电池片产量将超过261GW。

      根据中国光伏行业协会数据,目前市场主流P型电池(PERC和BSF)渗透率达到95%以上。具体来看,2021年P型电池技术路线%,其中BSF技术渗透率从2016年的87.8%降低至2021年的5.0%,PERC技术渗透率从2016年的10.0%上升至91.2%;N型电池(HJT和TOPCon)技术渗透率合计为3.0%,预计2022年将达到13.40%。根据中国光伏协会行业数据预计,2022年TOPCon电池产能将超过35GW,HJT电池产能超过10GW。

      从成本来看,目前TOPCon的成本仍明显高于PERC电池,根本原因系新增的工艺设备和高双面率导致银浆耗量提升。详细情况:TOPCon电池成本结构中,最重要的包含硅片、银浆、水电和折旧,分别占总成本比重的62%、16%、6%和4%。

      从光伏组件及电池片市场集中度来看,头部企业规模优势显著,组件行业集中度高于电池片。具体来看,据统计,2021年中国光伏组件行业CR5达到63.40%,其中TOP5企业平均产量超过21GW,产量达到5GW以上企业共计11家;2021年中国光伏电池行业CR5为53.90%,行业集中度增速趋缓,其中产量达到5GW以上企业共计8家。

      在TOPCon组件的实际推广销售情况方面,组件的实际推广销售情况方面,今年已有不少央国企招标项目中专门给出了N型标段,参与的基本上为TOPCon组件,从相关项目的中标价格情况去看,大部分溢价都在0.7-0.11元/基瓦左右,个别偏差较大,平均来看可达到0.1元/瓦,逐步趋于稳定,若持续下去则有利于推动组件企业稳定产品盈利预期,加速推动产能建设。此外,在价格接受度更高的分布式和海外市场方面,预计TOPCon还能有更好的溢价。

      从企业扩产布局情况去看,光伏电池行业老玩家引领,深入布局企业众多。TOPCon电池的优势和潜力近年来吸引了大量公司进行产业化研发投入,目前总体由行业内的原有资深企业主导,但也有部分新兴企业大力投入,并持续取得重要突破。目前来看,业内领先企业的研发效率均已能达到25%以上,量产线%。目前行业里已经在建和筹建中的新产能有大约183GW,也已有有突出贡献的公司已建成超10GW的大规模量产线,别的企业也在快速推进。

      从经济性和市场推广角度来看,TOPCon电池的制造成本目前仍高于PERC,主要在于设备成本、浆料银耗等方面,但差距已相对不大,在主要的新电池技术中最为领先。作为一种竞争性的新兴技术,TOPCon要得以全面推广,必要条件是能为下游系统业主带来收益,买方才会为新技术支付溢价,去覆盖制造企业的成本增加。

      1、TOPCon和和PERC技术在电池、组件和系统端的成本对比看,TOPCon基本已经具备了大规模市场推广的条件:1)在电池端,TOPCon目前比PERC高6-7分/瓦左右,2)在组件端,考虑提效对于非硅成本的降低,二者差距大概在4-5分/瓦左右,3)在系统端,由于组件提效后对于BOS成本中与面积相关部分的进一步摊薄,二者基本达到相同的造价水平。

      2、在TOPCon组件的实际推广销售情况方面,组件的实际推广销售情况方面,今年已有不少央国企招标项目中专门给出了N型标段,参与的基本上为TOPCon组件,从相关项目的中标价格情况去看,大部分溢价都在0.7-0.11元/基瓦左右,个别偏差较大,平均来看可达到0.1元/瓦,逐步趋于稳定,若持续下去则有利于推动组件企业稳定产品盈利预期,加速推动产能建设。此外,在价格接受度更高的分布式和海外市场方面,预计TOPCon还能有更好的溢价。

      3、在发电量增益方面,目前使用N型组件的项目还不多,运行时间也相对较短,但已有个别项目显示出积极的结果,如在银川国家光伏户外实证基地为期一年的实证项目中,晶澳的N型组件平均单瓦日发电量比一般P型组件高出3.9%。

      此外,从部分实际项目的测算数据分析来看,N型组件基本能带来超过3%的发电量增益,使得在组件存在较高溢价的情况下LCOE还能够降低。预计随时间推移,未来更多积极的实证项目数据有望公开,促进TOPCon技术加速推广。

      原文标题:“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

      华经产业研究院对光伏电池行业发展现状、行业上下游产业链、竞争格局及重点企业等进行了深入剖析,最大限度地降低企业投资风险与经营成本,提升公司竞争力;并运用多种数据分析技术,对行业发展的新趋势进行预测,以便企业能及时抢占市场先机;更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国光伏电池行业市场调查与研究及未来发展的新趋势预测报告》。

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