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2022年HJT 電池成本敏感性測算

HJT 電池的産業化、規模化之路是否平坦,關鍵還是其經濟性決定的,也就是之前我們有讨論到的 LCOE 名額。LCOE 強調全生命周期,對于更低 LCOE 的追求,一方面來自于“降本”,一方面來自于“提效”。HJT 電池的“降本提效”之路可概括為“更高效”、“薄片化”、“去銀化”、“無铟化”。

2022年HJT 電池成本敏感性測算

HJT 電池成本構成中,矽片占比接近 50%;非矽材料成本構成中,銀漿與靶材合計占比超過 70%。2021 年由于上遊矽料供給受限以及大宗商品價格波動,光伏産業鍊價格呈現短期非常态,對于電池成本構成因素的 研究有較大擾動。剔除上述因素,一般而言,HJT 成本構成中,矽片占比約 50%。就非矽材料成本的構成來看,銀漿、靶材占比分别高達 59%、14%。

關于 2022 年年末 HJT 電池成本做出測算,假設條件如下:

矽片價格:以 PV infoLink 2021 年年末矽片價格為基準,假設 2022 年降價 30%。

矽片尺寸:182 矽片。

矽片厚度:PERC 為 165μm,HJT 為 130μm。

N-P 矽片價差:N 型矽片相較于 P 型貴 8%。

折舊年限:為更真實反應裝置疊代速度,按 5 年折舊計算成本。

2022 年年末 HJT 電池成本測算結果:

矽片成本,預計 2022 年 HJT 電池矽片成本 0.37 元/W,PERC 電 池受限于高溫工藝,其矽片厚度進一步下降的空間有限。

非矽成本,HJT 電池主要圍繞銀漿耗量下降、低溫 銀漿國産化、裝置投資額下降等降本措施。預計 2022 年 HJT 非矽成本 0.42 元/W,相較于 PERC+高出 0.22 元/W。

總成本:2022 年 HJT 電池成本預計為 0.78 元/W,矽片成本已經低于 PERC+,非矽成本仍然高于 PERC+,進 一步降低主要通過銀耗下降(SMBB、銀包銅、銅電鍍的逐漸成熟)、低溫銀漿國産化等。

矽片厚度與銀漿耗量敏感性分析結果:在其他假設不變前提下,我們就矽片厚度與銀漿耗量做了敏感性分 析。基于 182 矽片:

矽片厚度降至 120μm,銀漿耗量仍然為 190mg/片時,HJT 電池成本降為 0.75 元/W,降 幅 0.03 元/W;

矽片厚度降至 120μm,銀漿耗量降至 170mg/片時,HJT 電池成本降為 0.73 元/W,降幅 0.05 元/W。

矽片厚度維持 130μm,銀漿耗量降至 170mg/片時,HJT 電池成本降為 0.76 元/片,降幅 0.02 元/W。

2022年HJT 電池成本敏感性測算

我們就 2022 年 HJT 電池“降本”與“提效”的具體路徑作出讨論:

降本:2019 年~2021 年的 3 年間,HJT 裝置的國産化推進相對順利,已經由早期的進口裝置 10+億元/GW 下降至目前國産裝置的 4 億元/GW 左右(部分産線已降至 4 億元/GW 以下),預計 2022 年裝置價格将通過規模 化、核心零部件逐漸國産化進一步得到優化。

另一方面,全生命周期次元,折舊占電池片機關成本的比例并不 是很大,我們認為裝置端已不再成為制約行業新進入者決策的核心因素。就 2022 年而言,矽片“薄片化”,非 矽成本中對于銀漿耗量下降的探索顯得尤為重要,成為主要沖突。

提效:就 HJT 電池片環節而言,2022 年比較重要的觀察視窗為“微晶化工藝”在産業化量産線上導入的 順利與否。微晶化工藝在實驗室已經較為成熟,如果能夠成功将其引入産業化生産過程,預計對于 HJT 的電池 提效效果會非常明顯。結合“降本”端的不斷突破,HJT 電池大規模産業化之路或将愈發清晰。

2.2.2 圍繞“薄片化”與“降銀耗”繼續降本

薄片化程序:HJT 電池為雙面對稱結構,疊加其低溫工藝屬性,在規模化量産中更适合矽片的薄片化。目 前 N 型矽片一般厚度 150μm,預計行業 2022 年将減薄至 130μm,2023 年有望進一步減薄至 120μm。根據測 算,矽片每減薄 20μm,可使成本下降 10%。

2022年HJT 電池成本敏感性測算

“降低銀耗量”的思路分為兩種。一種即降低銀漿用量絕對值,通過工藝改進盡可能在金屬化環節減少銀 漿的使用或者損耗,比如将栅線變細,提高高寬比等。另一種思路為通過用賤金屬替代銀,達到減少、未來甚 至是不需要銀漿的目的。

第一種思路對應的實作路徑包括 SMBB、網版圖形優化、鋼闆印刷、雷射轉印等:

(1)SMBB 降本增效主 要來自于優化電流傳輸路徑,主栅之間細栅長度縮短,可以有效降低細栅電阻,細栅可以變得更細;主栅數量 增多,顯著減小光生電流傳輸路徑,減小功率損耗。栅線寬度變細,疊加無網結網版的使用,可以進一步降低 銀耗。以 12BB 為例,其可将 HJT 電池銀漿耗量降至 130mg 左右。

(2)行業内也在積極探索傳統網版絲網印刷 之外的金屬化實作方式,目的希望提高高寬比,比如改進現有網版的材料、優化網版圖形、雷射轉印等。雷射 轉印可以實作超細線寬的金屬栅線的無接觸式印刷,其優點主要包括降低銀漿耗量,栅線寬度可以降至 18μm,節省漿料 30%;減少遮光面積,正面細栅變細減少遮光,改善電性能;降低電池破損率,因為雷射轉印為非接 觸式印刷,隐裂刮傷等問題得以解決。

第二種思路對應的實作路徑是使用賤金屬代替傳統銀漿,包括銀包銅、電鍍銅等:HJT 電池為低溫工藝,從這個角度看,其在目前各電池技術中,相對而言最适合導入銅工藝。從銀包銅含銀量的逐漸下降,到電鍍銅 工藝,終極目标是擺脫對于銀的使用。

(1)新型銀包銅漿料具有降低 HJT 電池電極成本 30%的潛力,2022 年銀 包銅技術将有望導入 HJT 電池量産線。

(2)電鍍銅工藝可以實作銅對于銀的完全替代,但是現階段主要受制于 工藝尚未完全成熟以及裝置投資額較高,預計還需要 2~3 年的産業化培育時間,為銀包銅技術之後重要的降銀 耗方法。實驗室的表現來看,2021 年 9 月,SunDrive 聯合邁為股份,利用邁為的 HJT 裝置與 SunDrive 電鍍工 藝,在全尺寸(M6)單晶 HJT 電池上光電轉換效率達到 25.54%。

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2.2.3 具有微晶結構的 HJT 電池将于 2022 年導入工業化生産

HJT 電池 1.0 版本(即目前量産的),其本征層、P 型摻雜層、N 型摻雜層均為非晶矽。HJT 2.0 版本定義為在 1.0 版本的基礎上,在 HJT 電池正表面引入微晶化 工藝,做摻雜微晶氧化矽。2.0 版本電池背表面維持不變。

在現有 HJT 電池上導入微晶化工藝,将有助于提升電導率、降低 TCO 層的壓力,同時,其透光性也将得到提升:納米晶矽(nc-Si)與非晶矽(a-Si)均為矽的同素異形體。納米晶矽具有小的無定形态的矽晶粒,有 時也被成為微晶矽(μc-Si),差別主要在于晶粒顆粒的大小。微晶矽材料具有連續可調的帶隙,較寬的光譜響 應範圍,非常适合 HJT 電池。氫化微晶矽優點為具有高摻雜效率、高電導率、大載流子遷移率等,相較于氫化 非晶矽擁有更寬的光譜響應範圍,可拓展至紅外部分。

具有微晶結構的 HJT 電池預計将于 2022 年導入工業化生産。金剛玻璃 600MW 的 HJT 産線計劃使用微晶 化工藝,生産裝置進場時間為 2021 年 12 月。2021 年 11 月,華晟與邁為就聯合開發單線産能 500MW 以上異質 結單面微晶(目标 25%,華晟二期)與雙面微晶(目标 25.5%,華晟三期)電池産線達成合作,産線計劃使用 華晟開發的單面微晶、雙面微晶工藝與邁為開發的大産能 PECVD、PVD,裝置計劃于 2022 年 2 月份搬入。

對于 PECVD 裝置而言,微晶化工藝的導入,裝置方面也要做小幅的改動。微晶矽的高氫稀釋比特性導緻 其沉積速度變慢,需要用 VHF 電源。同時,由于駐波效應,載闆不能太大。(報告來源:未來智庫)

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