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光伏电池技术竞赛已到赛点

【发布时间:2023-08-21】

光伏产业的第一轮技术竞赛在硅料环节,协鑫集团胜出;第二轮技术竞赛在硅片环节,隆基绿能胜出;眼下是第三轮技术竞赛,发生在电池环节,谁能胜出?

光伏依赖制造业特质降本增效的路径已接近天花板,技术升级将成为光伏企业竞争的主赛场。

过去二十多年,光伏制造的成本通过完善生产工艺、扩大生产规模降低了90%以上;同时,占据市场主流的光伏电池转换效率从12%提升到了23%左右——继续提高效率必须倚赖技术革新。

光伏电池技术更迭已进入关键节点,更高效的电池已经量产。所有光伏企业都必须调整产线,选择一条更高效的新技术路线,否则就将被淘汰或被边缘化。

大量涌入的资本是催促光伏技术加速更迭的另一主因。2022年中国光伏企业的融资总额达1362亿元,是2019年的近4倍,推动产业链各环节产能都超过2019年的3倍。这些新投产能都采用新技术路线,新技术产品的产量一到两年内就将超过目前的主流电池产量。届时,新旧产能将开始大规模替换。

目前占光伏市场主流位置的是PERC电池,新一代的量产高效光伏电池主要有两种:TOPCon电池——2022年开始量产;HJT电池——2023年开始量产。

PERC是指钝化发射区背面光伏电池,TOPCon是指技隧穿氧化层钝化接触电池,HJT是指薄膜电池技术和晶硅电池技术结合的一种电池,也称异质结电池。

多位业内人士对《财经十一人》表示,PERC电池的主流位置将在2025年之前被替代。而TOPCon和HJT电池谁会更长久地占据主流电池的地位,现在还有争议。之后再下一代的电池将是在这两者基础上叠加钙钛矿的更高效电池。因此,选择技术路径是光伏企业当前重要且紧迫的事情。

图1:各电池市场占比预测

TOPCon电池的成本低于HJT,后者的效率高于前者。从产业链的视角看,TOPCon产线对旧产线有一定的兼容性,工艺更成熟;HJT则是全新的工艺和产线,其工艺流程更短,技术门槛更高。

新技术已孕育出多家高速发展的新公司:一道新能源和华晟新能源分别是TOPCon和HJT路线上资本最青睐的新秀公司,两家公司估值都在100亿元上下;还有多家与新技术相关的光伏公司已经或即将IPO,例如以生产TOPCon产线起家的拉普拉斯公司。

光伏龙头企业基本都布局了TOPCon和HJT技术,其中,晶科能源(688223.SH)押注TOPCon,东方日升(300118.SZ)则更看好HJT,其他大多数一线企业则是主打其中一种技术,同时建有其他技术的中试产线。

新秀企业能否以新技术跻身龙头,现在的龙头企业能否在这轮技术更迭周期里守住位置?光伏企业的新技术竞赛,已到赛点。

01 抢位新技术

光伏制造业从上游到下游分为硅料、硅片、电池片和组件四个环节。电池转换效率决定了光伏发电整体的效率,不同的电池技术对上下游产品有不同的要求。根据硅片衬底不同,晶硅光伏电池分为P型和N型。此前,光伏主流电池使用的是P型硅片;如今,从P型向N型的转型已经开始。

P型的BSF(铝背场电池)是上一代主流光伏电池,同为P型的PERC电池是当前的主流产品;N型电池转换效率更高,目前量产的主要有TOPCon和HJT两种N型电池。

BSF电池占据光伏市场主流的位置十多年,PERC电池占据主流位置的时间缩短至六年,预计2024至2025年间,PERC的主流位置将被替代。

目前看,最有希望接棒主流光伏电池位置的是TOPCon电池,其于2022年开始量产。HJT紧随其后,从2023年开始大规模量产。

中国光伏协会发布的《2022-2023年中国光伏产业发展路线图》显示,2022 年,量产的PERC 电池平均光电转换效率为23.2%。量产的TOPCon电池平均转换效率达到24.5%,量产的异质结电池平均转换效率达到 24.6%。电池效率提高1个百分点,意味着每平方米光伏组件一年可多发12.5度电(根据行业平均数估算)。

图2:各电池量产转换率值预测

业内普遍认为,由于资本的巨大推动力,这两款电池将在两三年内快速成为主流。不过,TOPCon和HJT皆为过渡性产品,两者最终皆需要与钙钛矿电池叠加,产生一种更高效的叠层光伏电池,预期光电转化效率可超过30%。

光伏资讯机构智汇光伏创始人王淑娟对《财经十一人》表示,多数厂商投资建设TOPCon产线,是因为现在没有一种技术能超越它的性价比。HJT效率优势更明显,工艺流程更简短,但其成本降低的速度较慢,现在还是非主流的产品。未来,这两种技术会在较长一段时间内共存,但市场份额有所不同,主要看谁的性价比更高。

新旧产能的替换将在未来两年内展开。据中国光伏协会统计,2022年中国光伏电池片总产能为505.5GW,产量为330.6GW 。其中,PERC 电池片市场占比下降至 88%;TOPCon电池片市场占比约 8.3%,合27.4GW;异质结电池片市场占比约 0.6%,合2GW。

根据招商证券、PV-tech统计,2022年公布的TOPCon电池扩产规模达400-500GW。截至2023年5月中旬,投产的TOPCon电池产能大致在100 GW,满产运行的容量大致在70GW。预计2023年全年的TOPCon电池出货量在100GW上下,大约是2022年的4倍。

工厂建设和产线达到满产所需的爬坡时间总共约一年,因此,2024年将是TOPCon电池产能规模大幅增长的年份。中信建投证券发布的研报统计,2023年TOPCon产能在372GW左右,到2024年年底,建成产能将达到635GW。这一数字将超过建成的PERC电池产能。

HJT电池的产能建设速度目前相对TOPCon较慢。据国信证券统计,截至2023年7月,国内光伏企业HJT电池现有及规划产能超过214.6GW。

华晟新能源董事长徐晓华对《财经十一人》表示,与TOPCon相比,HJT的设备供应和原物料供应相对有限,对团队掌握的技术水平要求较高,必须要有半导体与薄膜电池的技术与经验积累,这样的团队比较稀缺。因此,HJT比较适合有能力的新公司和有积累的龙头企业做。

中国光伏协会预计,到2025年,TOPCon和HJT两者总共的市场占比将超过50%;到2030年,HJT电池的市场占比将与TOPCon接近,两者一共将占据约7成的市场份额。

协鑫集成 (002506.SZ) 执行总裁蒋卫朋对《财经十一人》说,现阶段TOPCon技术的性价比更高,未来HJT与钙钛矿叠层理论上更适合,所以,公司先建了TOPCon的量产产线,同时筹建HJT中试产线。协鑫集成的母公司协鑫集团拥有中国最大的钙钛矿电池中试产线。

02 崛起的新秀和分化的龙头

尽管新一代高效电池尚未占据市场主流,但市场认可度的不断提高已经让一些新秀企业快速崛起。同时,龙头企业的位次也因为技术更迭开始发生变化。

高效N型电池组件得到的订单越来越多。2023年以来,电力央企光伏组件招标中N型电池组件占比大幅提升,2月发布招标公告的国电投、中核招标中N型占比达到30%-40%;随后的4-5月,华能、大唐、华电招标中N型占比达到50%。

图3:部分厂商在2023年SNEC上展出的N型组件产品

与PERC电池相比,HJT是完全不同的产线和工艺流程。对于没有旧设备包袱的企业来说,选择未来更有潜力的HJT技术更有优势。鉴于技术门槛较高,HJT的新秀企业成长并不快,只有华晟新能源一枝独秀。

华晟新能源成立于2020年7月,专注于HJT电池以及硅片、组件生产。该公司目前已是HJT产能最大的公司。华晟新能源已完成两轮融资,融资数额超过30亿元。目前其估值已经达到100亿元以上。

徐晓华表示,到2023年年底,华晟新能源的HJT电池产能是约19GW,到2024年年底会提高至接近30GW,相应的交货量将从2023年约4GW提高到2024年约16GW。

龙头企业里HJT产能最大的是东方日升,预计其2023年HJT电池产能将近3GW。

该公司全球市场总监庄英宏向《财经十一人》介绍,HJT组件功率现在超过了700W,TOPCon则几乎做不到。HJT的性价比很快将超过TOPCon。东方日升虽然现在也建设了TOPCon产线,但未来会逐步过渡到以HJT为主。

TOPCon产线相对比较成熟,与PERC电池的工艺流程有兼容性,因此,大多数光伏制造企业都在选择了TOPCon,同时,一些专注TOPCon的新秀公司在近两年里快速崛起。

一道新能是融资最多、产能增长速度最快的TOPCon新秀公司。该公司成立于2018年7月,到2023年年底,其产能达到30GW,2022年组件销量跻身中国光伏产业前十位。公开资料显示,一道新能至今已共计完成9轮融资,并且已启动IPO,估值接近100亿元。

在新电池技术的加持下,龙头企业的位次也开始发生变化

晶科股份在2022年率先量产TOPCon电池,且目前产量最高。在组件销量排行榜上,晶科股份从2021年的第四位,上升至2022年的第二位。2023年的上半年,其位次跃升至第一位。到2023年底,晶科股份TOPCon电池产能将达到55GW,全年出货40GW以上。

图4:2022年和2023年组件销售排行榜

最大的民营光伏发电公司正泰集团旗下制造企业正泰新能,TOPCon电池产能仅次于晶科股份。至2023年年底,正泰新能电池产能将达到45GW,其中,TOPCon产能将达到38GW,占其总产能的84%。正泰新能在组件销量排行榜的位次从2021年的第十位,上升至2022年的第七位。其2023年上半年的销量继续看涨。

正泰新能董事长陆川对《财经十一人》说,两年内,TOPCon的性价比都远高于HJT,HJT目前产量太小,还不能算是商业化产量。未来,光伏技术更迭的方向还没有定论。

以光伏硅料生产为主的协鑫集团开始加码光伏电池和组件,由其子公司协鑫集成负责建设。蒋卫朋介绍说,公司在芜湖基地总产能20GW的TOPCon电池片项目一期10GW已于7月底投产,目前正处于产能爬坡的阶段,预计今年年底前能达到满产。

03 谁能胜出?

光伏产业的第一轮技术竞赛在硅料环节,协鑫集团胜出;第二轮技术竞赛在硅片环节,隆基绿能(601012.SH)胜出;眼下是第三轮技术竞赛,发生在电池环节,谁能胜出?

目前,大多数企业都基本选定了重点发展的电池技术,但产线已建成甚至满产的还是很少一部分。观望的企业未来还有重新选择的机会,而这一轮技术竞赛的胜者必将诞生在先行者中。

如果TOPCon的性价比持续显著高于HJT,那么TOPCon阵营的领先企业都能继续保持领先,行业格局变化不大。如果情况反转,HJT阵营的企业将迅速反超,光伏产业格局将发生较大变化。

看好TOPCon的一方认为,HJT的性价比很难超过。中信建投证券研报称,目前,HJT成本比TOPCon高出 0.12-0.13 元/瓦,主要高在银浆、设备成本、靶材等方面。尽管HJT有多种降本的方式,但TOPCon的成本也在降低。到2023年底,TOPCon一体化成本比HJT低4分/瓦左右。到2024年底,TOPCon一体化成本仍然比HJT低2-3分/瓦。长期来看,双面 TOPCon极限效率为28.7%,HJT极限效率为28.5%,因此,HJT难以通过效率优势获得溢价。

图5:TOPCon和HJT目前的性价比

看好HJT的一方认为,2023年底HJT的成本就可以降到与TOPCon持平,2024年将进入有竞争力的阶段。

安信证券根据Infolink、TCL中环最新价格数据测算,以量产HJT实现25.7%的效率为基准,如果硅片导入110μm产品、银耗实现10mg/W、铟耗实现12mg/W,设备降至3亿元/GW,那么 HJT电池生产成本将降至0.588元/W,与TOPCon电池成本(0.582元/W)仅差距0.006元/W。考虑到 HJT电池优异的性能,目前 HJT 组件较 TOPCon 溢价达到0.15元/W。

HJT阵营对上述数据的实现十分乐观,TOPCon阵营则认为实现难度还很大。

作为TOPCon阵营的新入局者,蒋卫朋表示,公司量产TOPCon电池的效率要等产线满产之后才能看到,效率提升的速度目前难以预计。成本方面,预计TOPCon全行业的平均成本都会在一年后下降5%,之后还会继续降本。五年内,TOPCon产线的市场竞争力都会更优。

从更长的时间来看,光伏作为一个商业化的行业不过是二十多年的光景。与成熟的制造业、传统的能源行业相比,光伏仍处于产业链形成的初期,光伏企业还有机会改写行业格局。

光伏行业市值最高的企业隆基绿能,对标的是有两百多年历史的杜邦公司。管理层希望隆基绿能可以基业长青。在这一轮技术更迭周期里,隆基绿能更看好的是另一种新型电池HPBC——复合钝化背接触电池。该司同时投建了TOPCon电池产线,也做了HJT的中试产线,但都不是领先者。HPBC电池的市场潜力还有待时间检验。

杜邦公司是光伏核心辅材的龙头公司,高峰期全球一半的光伏组件都在用杜邦材料。杜邦TEDLAR业务全球光伏市场总监付波对《财经十一人》表示,研发创新本身以及新技术实现大规模制造有巨大不确定性。在光伏产业,无论是现在的龙头企业,还是新秀公司,都需要从以制造和效率为中心的企业,升级为制造和研发双轮驱动的企业。以持续不断的新技术超越竞争者,才能赢得发展的空间。

-转自36氪

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