全球光伏装机稳中有升。据中国光伏行业协会统计,2021 年全球光伏新增装机 达到 170GW,创历史新高。未来,在光伏发电成本持续下降和全球绿色复苏等 有利因素的推动下,全球光伏新增装机仍将快速增长。在多国“碳中和”目标、 清洁能源转型及绿色复苏的推动下,中国光伏行业协会预计“十四五”期间,全 球光伏年均新增装机将超过 220GW。
“提效、降本”是光伏产业发展的核心,规模化与技术进步相互促进。我国已在 光伏规模化方面全球领先,技术方面如何“提效”则是下一阶段的重点。硅料: 在电池新技术的引领下,p 型料到 n 型料的发展是大趋势,对提纯的要求更高; 颗粒硅虽然在降本上体现了一定优势,但品质也需要进一步提升。硅片:大尺寸、 薄片化是重要的发展趋势,连续拉晶则是提效的重要手段。电池:TOPCon、HJT、 IBC 等技术将开启对 PERC 的逐步替代,不同厂商基于自身策略进行选择,呈现 各家争鸣的态势;材料及工艺的选择将持续推动电池技术进步。组件:叠瓦、 MBB 技术以及适配更多应用场景的组件产品将持续推出。
p 型向 n 型转变:TOPCon、HJT、IBC 电池有望接力 PERC,各项技术因供需 错配而获得超额收益,进而形成投资最佳时间段。根据 CPIA,2021 年,PERC (发射极钝化和背面接触)电池片市占率达到 91.2%,平均效率达 23.1%,N 型电池,主要包括 HJT(本征非晶层的异质结)电池和 TOPCon(隧穿氧化层 钝化接触电池)市占率约为 3%,TOPCon 电池平均转换效率达到 24%,异质 结电池平均转换效率达到 24.2%,IBC(交指式背接触)电池平均转换效率达到 24.1%,未来,TBC(隧穿氧化层钝化背接触)、HBC(异质结背接触)等电池 技术也会不断取得进步。
(1)晶硅电池技术的最大区别在于钝化机理和金属化方案。大多数光伏电池结 构中,与金属接触区域会形成高度活跃的载流子复合中心,钝化是使硅材料的表 面形成缺陷而失活,进而减少载流子的表面复合。1)场效应钝化:在近表面创 建电场,以相同极性排斥载流子;2)化学钝化:通过形成饱和悬空键来弱化介 面电子态。
(2)PERC 是通过背面氧化铝覆盖层实现了化学及场效应钝化,钝化接触除满 足表面钝化外,通过插入更宽的带隙层解决金属接触区域高度活跃的复合中心而 造成的损失;TOPCon 是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。
N 型电池性价比有待进一步提高以实现对 PERC 的产能替代:
(1)PERC 电池目前最为成熟,设备投资约 1.5 亿元/GW 为最低,非硅成本约 0.17-0.18 元/W,虽然效率有极限,但其他电池工艺若想对 PERC 形成替代,需 要至少在效率、非硅成本、设备投资这三个指标有所突破;
(2)TOPCon 工艺可在 PERC 旧有设备进行改造,追加投资约 6000 万元/GW; 新建产线则约2-2.5亿元/GW,目前非硅成本依然要比PERC增加0.04-0.1元/W, 在效率上目前可以增加约 1%,因此,现阶段 TOPCon 具有一定性价比,在此基 础上,设备投资和非硅成本可进一步降低,产业内当前 TOPCon 扩产较为激进。
(3)HJT 目前设备投资依然较高,非硅成本也高出 PERC 约 0.2 元/W,需要薄 片化、银浆、靶材技术推动进一步降本,产业化才能更具优势。
TOPCon 可在现有 PERC 产线上进行改造、HJT 工艺环节短:
(1)与 p 型 PERC 路线不同,如果是基于 n 型的 TOPCon 路线需将磷扩散改 成硼扩散、增加隧穿氧化层和非晶硅层工艺,但总体上改进或增加步骤较少,同 时核心设备和技术都有进一步集成空间,PERC 产能较大的龙头厂商,支持该路 线的较多;
(2)HJT 路线则采用全新的工艺路线,核心在于非晶硅膜和透明导电膜工艺, 这些核心设备均需要重新购置,所以新进入者更青睐该路线;
(3)IBC 路线的核心是在电池背面制备出质量较好、呈叉指状间隔排列的 p 区 和 n 区,需在电池背面印刷一层叉指状扩散掩蔽层。