光伏本质是以半导体(电池技术)为基础,结合新能源需求应运而生的产业。
衡量光伏产业发展有两个核心要素:度电成本(LCOE)以及光电转换效率。
对于光伏电池的各种技术路线,转换效率决定了其未来的发展潜力。
在未来,组件尺寸已经达到极限,并逐渐稳定,将成为进一步降低电量成本、提高电池效率的主要途径。
光伏电池五大关键技术将作为2024年的关键跟踪方向。具体分析如下:
光伏电池有哪些技术?
目前光伏电池的主要技术是什么?
根据原材料和制备工艺,光伏电池可分为P型和N型。
P型电池的原料是P型硅片(掺硼),主要包括Al-BSF(铝背场电池)和PERC(钝化发射极和背面电池)。
N型电池的原料是N型硅片(掺杂磷),制备工艺包括TOPCon(隧道氧化层钝化接触)、HJT(本征非晶层异质结)等。
目前,P型电池的转换效率有限,N型电池是未来技术迭代的方向。
其中,TOPCon预计自24年以来将成为行业主流,BC在单面市场的突出优势将逐渐占据一席之地(双面市场随着成本降低过程或开放上限)。引入HJT成本降低措施后,利润将逐步增加,钙钛矿单结的可持续发展可能会引领未来。
就电池技术难度排名而言,BC是N型时代电池的终极技术,
TOPCON<HJT<IBC<TBC<HBC<ABC。
光伏电池细分梳理,如下图所示:
其中,目前主要是图中 标红 五个分支。
包括:PERC电池、TOPCon电池HJT/HIT电池和钙钛矿电池(包括IBC电池)、HBC)。
以下是这五个核心分支(PERC电池,TOPCon电池,HJT对/HIT电池、钙钛矿电池、BC电池进行梳理分析。(:金融梦想家)
1)PERC电池
P型电池制造工艺相对简单,成本较低,主要是BSF电池和PERC电池。
转换效率:
目前PERC电池量产转换效率达到23.5%,理论极限接近24.5%。
钝化膜是PERC电池的核心。
因此,钝化膜沉淀工艺是核心步骤,相应的PECVD设备和ALD设备是膜沉淀所需的关键设备。
国内核心上市公司有,迈为股份,杰佳伟创。
小知识:什么是钝化?
钝化主要是由硅片“锋利”的边缘引起的。硅片是通过切割硅棒获得的。切割主要由金刚线在超高速运动下驱动砂轮,导致硅片看起来光滑,但实际上由于切割,表面会有很多共价键断层。这些裸露的共价键断层成为“悬挂键”,形成突出的复合中心,正负电荷会结合在这些部位,从而降低整个电池的开路电压。为了防止这种组合,钝化技术应运而生。前四名PERC电池产能如下:
2)TOPCon电池
TOPCon电池是隧道穿透氧化层钝化接触电池。其基本原理是在N型硅片背面沉积一层非常薄的氧化硅,然后沉积一层重混合的多晶硅膜,实现背面钝化接触,提高开路电压,提高转换效率。
转换效率:
TOPCon电池量产转换效率超过24%,理论极限为28.7%。
TOPCon电池量产线有哪些新技术可以提高效率?
目前有LP双插(仅针对LPCVD路线)、激光SE、通过多晶硅层优化、副栅细线化等技术的应用,激光辅助烧结;
未来包括0BB、双面poly、TBC、引进钙钛矿叠层等技术,有望提高TOPCon技术的效率天花板。(:金融梦想家)
目前,TOPCon光伏电池的市场份额逐年增加,有权威机构预测2030年N型光伏电池的市场份额将达到56%左右。
在公司方面,晶科能源、钧达股份等领先电池厂已进入量产应用阶段。
TOPCon电池部分核心公司梳理如下:
3)HJT/HIT电池
HIT电池最早是由日本三洋公司于1990年开发的,后来因为HIT被三洋注册为商标,所以HIT又被外界称为HJT、其他名称,如SHJ。
HJT电池是异质结电池。其基本原理是在N型硅片的基础上形成异质结作为钝化层。该结构的电池具有较高的开路电压和较高的效率。
转换效率:
HJT电池量产转换效率达到24.53%,实验室最高转换效率达到29.52%。
HJT电池有六大优点:
(1)高开路电压,转换效率高;(2)功率衰减弱;(3)温度系数低,输出功率稳定;(4)结构对称,支持薄片化和双面发电;(5)工艺简单;(6)由于HJT电池采用薄膜沉积工艺,可与IBC和钙钛矿电池结合,开发空间大。
缺点是现有设备无法升级,设备和材料成本相对较高。
HJT(异质结电池)产业链包括HJT设备、银浆、HJT硅片、叠瓦设备、HJT电池、HJT组件等。
HJT设备,公司主要包括:迈为股份,捷佳伟创。
公司主要包括:帝科股份、苏州固锝。
HJT硅片,公司主要包括:TCL中环。
公司主要包括:先导智能、金辰股份、京山轻机。
HJT电池,公司主要包括:通威股份。
HJT组件主要包括:罗博特科、帝尔激光、晶盛机电、爱康科技、山煤国际、中利集团、东方日升、赛伍技术。
从成本上看,硅成本是HJT电池成本最大的项目。占71%。
其次,银浆占电池非硅成本的比例较高,HJT电池的银浆比例明显高于TOPCon和PERC。(:金融梦想家)
因此,HJT技术降本主要有三点:银包铜、铜电镀、OBB。
(1)银包铜浆料,主要布局厂家包括苏州固锝、帝科股份、聚和材料等。其中,苏州固锝HJT银包铜低温浆料银含量达到40%-50%,性能与纯银相当,业内首家实现批量供应。
(2)铜电镀代表东威科技、海源复材、图形化设备(基微装、苏大维格、天准科技)、整线设备(迈为股份,东威科技)、金属化设备(罗博特科)等。
(3)OBB新技术主要代表制造商,包括东方日升(2023年8月批量生产)、奥特维(2022年已在客户端完成OBB串焊机验证)、试点智能(2022年11月推出无主栅串焊机)、股份(2023年3月送样华盛)。
HJT电池部分核心公司梳理如下:
4)钙钛矿电池
下一代电池的主流方向。
钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿结构材料为吸光材料的太阳能电池。它是第三代薄膜电池的代表,包括单结钙钛矿电池和钙钛矿叠层电池。它具有转化效率高、价格低、重量轻、灵活性大的特点。目前正处于工业化初期。(:金融梦想家)
转换效率:
最新消息显示,钙钛矿的理论转化效率达到26.1%。
此外,全钙钛矿叠层电池的理论效率可达44%。据美国国家可再生能源实验室报道,2023年11月3日(NREL)根据最新的认证报告,隆基绿能自主研发的晶硅-钙钛矿叠层电池效率达到33.9%,是目前全球晶硅-钙钛矿叠层电池效率的最高纪录。
钙钛矿电池产业链主要包括三个环节:原材料加工、功能层制备和组装。
其中,上游原料包括钙钛矿材料、TCO导电玻璃、胶膜和光伏玻璃;产业链中游是许多钙钛矿电池制造商;
光伏产业下游应用,LED、BIPV等多个领域。
设备端钙钛矿电池研发的关键壁垒。
镀膜、激光、涂布、封装四种设备,其中镀膜设备价值最高。
上游原料包括:TCO玻璃-金晶技术、耀皮玻璃、靶材-隆华技术等;
镀膜设备价值超过50%,相应的设备企业有杰佳伟创、迈为股份、京山轻机;
整线设备制造商:捷佳伟创、京山轻机等;
激光设备制造商:大族激光、迈为股份、帝尔激光、杰普特、德龙激光等;
蒸镀设备制造商:京山轻机(子公司盛成与头部钙钛矿企业协鑫绑定较深)、奥来德;
涂料设备:曼恩斯特;
包装设备:主要厂家有奥特维、金辰股份。
钙钛矿电池部分核心公司梳理如下:
5)BC电池
BC电池:无限潜力
BC电池不是指特定的电池,而是一种通用的平台技术,它可以与PREC相匹配、TOPCon、结合HJT,提高光伏电池的效率。如TOPCon+BC=TBC电池,HJT+BC=HBC。
转换效率:
目前BC电池技术理论转化效率为29.1%。
BC电池将在未来逐渐取代TOPCON电池。未来5-6年,BC电池将成为晶硅电池的绝对主流,未来公司的大量产品将走向BC技术路线。
然而,BC电池的设计和制造是困难的,因此,哪一个可以制造最困难的BC,表明哪一个是最强大的技术实力。(:金融梦想家)
根据TaiyangNews 2023年11月发布的最新全球组件效率排名,配备BC电池技术的组件在效率方面具有显著优势。爱旭的ABC白洞排名第一,隆基绿能的HI排名第二-MO 6。
BC电池的产业链细分包括电池组件、激光设备、光伏绝缘胶、复合光伏框架、掩膜材料、光伏焊带等,包括隆基绿能、爱旭、永和智能控制、明冠新材料、晶科能源、横店东磁、君达等。
BC电池核心公司梳理如下:
来自(金融梦想家)