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薛定谔的電池片:HJT的資本悖論

薛定谔的電池片:HJT的資本悖論

圖檔來源@視覺中國

文 | 芯锂話

“擁矽為王”的2021年,電池片成為整個産業鍊中最“内卷”的環節,其不僅利潤被上遊矽料企業榨幹,且在行業内也面臨着新一輪的産業疊代。

目前,PERC是光伏電池片的主流技術,經曆矽片大尺寸疊代後,僅2021年PERC 電池片廠商規劃的新增産能就達143GW,整體産能達到驚人的316GW,PERC的産能擴張已經進入尾聲。

尤其PERC電池的效率逐漸接近24%的理論上限,再加上存在PID、LID、LeTID 等衰減現象,讓行業内開始尋找下一代替代技術。

晶體矽異質結太陽電池(HJT)由于在轉換效率(目前已超 24%)、工藝步驟和溫度、雙面率、抗衰減性等方面優勢明顯,似乎已經成為業界公認為的第三代主流電池片技術。

然而,盡管HJT電池片參數極佳,但卻因生産裝置與PERC生産線不共享,需要大量的前期固定投資成本,再加上生産中用到低溫銀漿全部需要進口,這就導緻現階段HJT的成本投入明顯更高。

光伏技術疊代,從根本來看是為了提升效率,進而降低成本,這歸根到底是一個成本效益的問題。但現階段HJT路線帶來的效率提升真的能夠填補前期的大量的裝置投入,并取得比其他技術路線更高的成本效益嗎?

01 理論上的“完美”革命

複盤光伏電池片疊代史,目前主流的PERC電池屬于第二代技術,在2017年之前,光伏行業所采用的普遍為鋁背場BSF電池。

随着技術的進步,業界逐漸發現鋁背場BSF電池的轉換效率達到20%後,很難再進一步提升,受制于背面全金屬結構,導緻一定量的效率損失,是以業界才逐漸開始研發新的電池類型。

與BSF電池相比,PERC電池背面增加了鈍化層,促使電池的表面複合速率大大降低,由于背面鈍化層可以增加光學内反射作用,是以電池的電流ISC也會有顯著的提升。

光伏行業的核心是“降本+升效”、降低度電成本。PERC電池誕生伊始,其轉化效率就明顯高于BSF電池,并且效率提升的速率更快, 是以PERC電池迅速替代BSF電池成為光伏行業的主流技術。

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從2017年的15%到2020年的86%,PERC電池僅用三年時間就完成市場滲透率的逆襲。然而,當PERC電池成為業界公認的技術路線,這就意味着這項技術可供挖掘的點也就不多了。

與前期如出一轍,當下的PERC電池也達到了轉化效率的天花闆,而被視為下一代技術的HJT電池同樣能夠輕易的突破PERC電池的理論效率上限,除此之外HJT電池還可以彌補PERC電池的多項不足,堪稱PERC電池的“完美”更新方案。

首先,轉換效率更優。如果HJT成為主流技術路線,那麼其潛力轉換效率有望突破28%,遠高于目前PERC電池24%的理論極限。從理論角度看,HJT電池能夠幫助光伏産業進一步提升轉化效率。

其次,工藝流程更簡單。不同于PERC電池繁瑣的加工流程,HJT電池工藝僅有4個步驟,大幅降低營運成本,同時采用低溫工藝,在燃料成本的節約上有明顯的提升。

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第三,光緻衰減更低。HJT電池的10年衰減率小于3%,25年發電量下降僅為8%,每年衰減速度約為0.25%,明顯低于HJT電池0.45%的衰減速度,這導緻HJT電池可能更加的耐用。

此外,在營運穩定度和雙面率上,HJT電池都較PERC電池有所提升,能夠彌補PERC電池營運中的缺陷。

如果僅考慮理論資料,那麼HJT電池對于PERC電池來說,無疑是一次全面的更新。按照PERC電池替代BSF電池的速度,可能短則三年,長則五年,HJT電池就會成為光伏電池片的主流技術。

但一切真的會如此順利嗎?

02 HJT的資本悖論

HJT電池取代PERC電池是為了提升效率,但同時也需要付出更多的資本投入,這就給最終HJT電池效率提升程度畫上了一個問号。

更多的資本投入主要集中在兩方面:其一是前期裝置投入,其二是更高的耗材成本。

由于HJT電池的生産步驟僅為4步,與傳統PERC電池大相徑庭,這就意味着想要生産HJT電池就需要另外投建完整的生産線。

在HJT電池4大工藝步驟中,非晶矽薄膜沉積(PECVD)是最為關鍵的步驟,裝置投資占比達總裝置投入的50%,制絨清洗、TCO 制備、電極制備分别占總成本的10%、25%和15%。

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雖然HJT電池全部的生産裝置均實作國産化,但目前約5億元/GW的裝置投資額度依然是一筆不菲的開支。當然這一裝置投資額存在很大的降本空間,但這卻基于規模化的基礎上,但如果不投入又不會産生規模,這就變成了“先有雞還是先有蛋”的問題,HJT電池裝置成本降低并不容易。

另一方面,HJT電池在耗材銀漿上也存在較高的成本支出。

在電池片的制備中,絲網印刷是其中的關鍵一步,通過在電池薄片上形成銀電極栅線結構,用于收集和傳導電池片表面的電流,是決定電池片導電性能的關鍵環節。

銀漿作為最重要的耗材之一,其約占電池片非矽成本的三分之一,而銀漿中主要的材料又是由金屬銀構成,很難降低成本,是以越少的銀漿用料就越有成本優勢。

現階段,量産雙面PERC電池片的銀漿耗量約為100mg/片,而雙面HJT電池的銀漿消耗量則超過220mg/片,銀漿用量翻倍提升。

此外,由于非晶矽層對溫度敏感,HJT電池片制造溫度需要低于200℃,這意味着需要特制的低溫銀漿,該銀漿需-40℃儲存,開封後須一次用完,目前主要依賴進口。

對于低溫銀漿的依賴進一步擡升了HJT電池耗材的成本,盡管可以通過“無主栅、多主栅技術”、“銀包銅技術”來降低銀漿的用量,并能通過低溫銀漿國産化降低成本,但這些依然需要經過長時間的疊代,甚至需要HJT電池普及後才能有進一步伴随提升。

除HJT電池較高的投入外,光伏電池其實還存在另一條技術路線TOPCon電池。

不同于HJT電池必須重新購買生産線,TOPCon電池可以在如今PERC電池生産線的基礎上進行增強,隻需要添加薄膜沉積裝置(LPCVD),就可以完成産線更新。

PERC電池更新并非隻有HJT電池這一條路,這是本次疊代不同于第一次疊代的地方。

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與TOPCon電池相比,HJT電池的核心優勢就沒有那麼強了。TOPCon電池不僅突破了PERC電池的轉化效率上限,而且并不需要大量的裝置投入,隻需簡單的産線更新。

盡管TOPCon電池當下的效率要低于HJT電池,但如果計算極限理論效率,TOPCon電池甚至可能更優,那麼全面建設HJT電池産線的意義真的有那麼大嗎?

是以,TOPCon電池極有可能是阻礙HJT電池發展的最大變數,甚至在未來可能迎來一場關于電池片的技術路線之争。

03 誰在急于推進HJT

PERC電池成為主流技術,不過短短兩年時間,在主流廠商大規模擴産PERC電池産能的情況下,對于電池片的全面技術颠覆真的有這麼緊迫嗎?

答案顯然是否定的。實際上,目前的主流PERC電池片技術已經能夠滿足光伏“平價時代”的需求,對于HJT電池的研究更多是布局未來,而非聚焦現在。

市場有觀點認為,2021年是HJT電池的投資元年,行業的擴産規模有望達到10-15GW,至2022年有望提升至30GW。

且不說這樣的預期是否過熱,即使能夠達到這樣的增速,與目前PERC電池片約316GW的規模相比,HJT電池的滲透率至2022年也不足10%。也就是說,即使是樂觀估計,HJT電池的全面替代也不會那麼快,當然這裡存在超預期的情況。

那麼為何目前HJT會成為資本市場的關注熱點呢?其實更多的是一種預期的炒作。HJT确實有可能成為未來光伏産業的核心路線,但絕非是現在。

從目前HJT電池的産能規劃看,宣稱進行數GW産能規劃的都是行業中的新晉公司,或者說是“電池新勢力”,他們本身并沒有PERC電池的現有産能壓力,是以大規模投建HJT電池産線,借希望于HJT來實作彎道超車。

具體來看,除通威公布1GW的HJT産能規劃外,PERC現有産能較為充足的隆基股份、晶澳科技、阿特斯太陽能對于HJT電池的規劃産能均不足1GW,這表明對于傳統電池片廠商依然将HJT電池當做一種儲備技術,畢竟現有PERC産線具備更新TOPCon電池的能力,沒有必要急于投身到HJT路線布局,實作自我革命。

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除新晉電池片廠商外,HJT電池普及受益最多的則是相關的裝置廠商,由于HJT産業鍊已經實作全面的國産替代,是以無論HJT電池最終能否順利替代PERC電池,捷佳偉創、邁為股份、金辰股份等裝置制造商都能通過部分企業對于HJT産線的裝置布局而獲得新的訂單。

盡管HJT電池具備代替PERC電池的潛力,但傳統電池片廠現有PERC産量充足,并不會迅速集中精力投身HJT電池研發。就算最終HJT電池獲得了巨大的優勢,傳統廠商也可以通過更新PERC産線為TOPCon來暫時應對,并逐漸開始布局新的技術。

基于此,我們認為HJT帶來的疊代,可能更多是“電池新勢力”與裝置廠的“心理攻勢”,産業并沒有迅速從“PERC時代”過渡到“HJT時代”的需求。

投資者并不應該将精力全部集中到HJT電池的産能擴建的消息上,而是應該更多的關注這條路線的市場占有率,隻有當HJT電池的滲透率達到一定的數量級,它才會引起趨勢性的改變,并引發趨勢性的機會,而這絕非短期内能夠做到的事情。

這就好像薛定谔的貓在打開前沒有人知道它的生死一樣,在HJT電池片沒有量産前,沒有人知道這條路線最終能否帶來成本的降低,這實則是現階段HJT身上存在的資本悖論。

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