根據隆基綠能官方信息,近日經德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)測試,隆基M6全尺寸電池光電轉換效率達26.50%,創(chuàng)造了大尺寸單結晶硅光伏電池效率新的世界紀錄。
光伏電池的變革,迎來新的里程碑。
效率是目的
光伏產業(yè)可以分別為硅料、硅片、電池、組件和光伏系統(tǒng)等環(huán)節(jié),其中硅料與硅片環(huán)節(jié)為產業(yè)上游,電池片與光伏組件為行業(yè)中游,下游為發(fā)電系統(tǒng)。
在硅料環(huán)節(jié),工業(yè)硅被提純成為光伏級多晶硅料;在硅片環(huán)節(jié),多晶硅料被加工成為單晶硅棒或多晶硅錠,再經過截斷、開方、切片等工藝,得到單晶硅片或多晶硅片;在電池片環(huán)節(jié),硅片經過制絨清洗、擴散制結、刻蝕、化學氣相沉積和絲網印刷、燒結等步驟,得到硅基光伏電池片;在組件環(huán)節(jié),光伏電池片將與光伏膠膜、光伏玻璃背板等組裝在一起,得到可以應用于下游光伏電站的光伏組件。
電池片是太陽能發(fā)電的核心部件,通常分為單晶硅、多晶硅、和非晶硅電池片,由于晶體硅電池具有光電轉換效率高、工藝成熟、原料儲量豐富等優(yōu)點,因此目前晶體硅電池片占有主要市場份額,占有太陽能電池95%的市場。
光伏發(fā)電成本的下降取決于光伏電站成本的下降,目前的光伏電站成本主要由光伏電站建設成本和運維成本構成,由于光伏發(fā)電不消耗燃料,因此運維成本較低。電站建設成本由非技術成本、關鍵設備成本、建安費用和組件成本構成,其中組件成本占46%左右,非技術成本約14%,關鍵設備成本和建安費用合計占40%。
記者注意到,電池片是決定組件效率和成本的核心器件,對于光伏發(fā)電成本的下降具有關鍵性的作用。
硅基光伏電池以襯底材料進行分類可以分成P型電池和N型電池。
目前比較典型的P型電池包括BSF電池、PERC電池、PERC+電池等,典型的P型電池包括TOPcon電池、HJT電池、IBC電池等。
P型電池主要有BSF電池和PERC電池兩種。
2015年之前,BSF電池占了總市場的90%,是絕對的主流。2016年之后,PERC電池接棒起跑,到2020年,PERC電池在全球市場中的占比已經超過85%,BSF電池淘汰出局。在此期間,電池轉換效率從不足20%提升到超過23%。
根據ISFH的數(shù)據,PERC、HJT、TOPCon電池的理論極限效率分別為24.5%、27.5%、28.7%。到2030年,N型電池的轉換效率將超25.5%,比P型電池高出1個百分點以上。
根據《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖(2021版)》預測,N型單晶硅片的市場占比將從2021年的4.1%迅速增長到2025年的25%,到2030年N型單晶硅片的市場占比將接近50%。
降本是關鍵
N型電池固然效率高,但成本卻制約了產業(yè)化歷程。
保持光伏電站LCOE(平準化度電成本)、IRR(內部收益率)不變的情況下,同一轉換效率下的TOPCon電池可以比PERC電池的價格高16.5%,HJT則還要高。
銀漿和設備是N型電池成本高的主要原因。
根據《中國光伏產業(yè)發(fā)展路線圖(2019版)》的數(shù)據,2019年國內P型電池漿料的耗用量為114.7mg/片(M2規(guī)格電池),其正銀約83mg/片,背面銀漿的耗用量約為正面銀漿的38%,約32mg/片(M2硅片)。
基于正面銀漿4150元/kg,背面銀漿2750元/kg進行測算,每片電池需要需要銀漿的價值量為0.43元/片。假設電池每片功率為5.4W/片,對應每W成本0.08元。而目前國內電池的非硅中樞成本普遍介于0.25-0.3元/W左右,因此成本占非硅材料比重達到30%左右,屬于電池生產環(huán)節(jié)中相對重要的輔材。
HIT是天然的雙面電池,由于目前HIT未得到量產,其正銀和背銀均采用150mg的低溫銀漿制成,雙面低溫銀漿的消耗量將達到300mg/片,是單晶PERC電池的2.62倍。
目前銀漿環(huán)節(jié)的降本正在有序進行。
根據華晟新能源官方信息,近期華晟已通過對SMBB等技術的應用將M6單片銀漿耗量降低至150mg/片以下,疊加電池轉換效率與產線產量的提升,我們測算近期HJT電池非硅成本已下降至約0.35-0.4元/W區(qū)間,相比于去年同期降幅約40%。
在漿料耗量方面,隨著SMBB的進一步成熟與鋼板印刷的應用,預計年內HJT電池銀漿耗量有望下降至120-130mg/片;在銀耗量方面,銀銅混合漿料預計年內逐步開始批量應用,有望將銀耗降至100mg/片以下;此外隨著漿料國產化的推進,低溫漿料與高溫漿料之間的價格差亦有望縮進。
整體而言,HJT電池非硅成本有望在2022年底降低至約0.3元/W,后續(xù)有望進一步降低至0.25元/W。
HJT電池轉換效率每提升1%,在不同應用場景下可增加組件溢價空間0.05-0.15元/W不等,且對組件整體功率的提升亦可攤薄組件環(huán)節(jié)的單位制造成本。結合電池非硅成本、硅成本以及效率提升對組件端成本降低的促進,預計HJT組件端整體成本有望在2022年底至2023H1貼近PERC組件,從而降低應用HJT組件的光伏電站的LCOE,進一步擴大終端電站業(yè)主的接受面并逐步進入大規(guī)模替代周期。
根據PVInfolink統(tǒng)計數(shù)據,2021年全球前五大電池片制造商為通威、愛旭、潤陽、中宇和潞安,除去電池片專業(yè)制造商以外,隆基股份、天合光能、晶澳科技、晶科能源等組件生產商在光伏產業(yè)鏈多個環(huán)節(jié)進行布局,也具有電池片產能,可以提前關注。