“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」-不锈钢3D打印工厂

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」-不锈钢3D打印工厂插图

✅大唐盛世-3D打印一站式服务平台,专注于金属3D打印的设计、加工、定制生产及应用,为新老用户提供钛合金3D打印、不锈钢3D打印、铝合金3D打印、模具钢3D打印等近百种金属3D打印加工服务及综合解决方案。大唐盛世多年金属3D打印经验,打印精密度高(误差小于0.05mm),售后保证,不满意可重做。

一、TOPCon电池综述

太阳能光伏电池(简称光伏电池)用于把太阳的光能直接转化为电能。光伏电池技术共经历三代:第一代电池技术(2016年之前)为常规Al-BSF铝背场电池,背面沉积一层铝膜,电池效率损失来自于背面全金属的复合;第二代电池技术(2017至今)为单晶P型PERC及PERC+电池,背面形成氧化铝钝化层降低复合,是最具经济性的主流产品,第三代电池技术(开启产业化元年)为N型高效电池技术,包括TOPCon、HJT、IBC电池,其钝化接触技术减少金属电极和电池的接触复合。随着国内外需求开始转向高效产品以及“降本增效”提速,N型电池是下一步迭代发展的方向。

从分类上来看,按照电池片的材质,太阳能电池大致可以分为两类,一类是晶体硅太阳能电池,包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池;另一类是薄膜太阳能电池,主要包括非晶硅太阳能电池、碲化镉太阳能电池及铜铟镓二硒太阳能电池等。在能量转换效率和使用寿命等综合性能方面,单晶硅和多晶硅电池优于非晶硅电池。多晶硅比单晶硅转换效率低,但价格更便宜。因此多晶硅太阳能电池是目前主流的太阳能电池产品。

太阳能光伏电池分类

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:公开资料整理

从衬底类型来看,可将电池片分为P型电池片和N型电池片两类。P型电池原材料为P型硅片(掺杂硼),N型电池原材料为N型硅片(掺杂磷)。P型电池主要包括BSF(常规铝背场电池)和PERC(钝化发射极和背面电池);N型电池目前较主流的技术为TOPCon(隧穿氧化层钝化接触)和HJT(本征薄膜异质结)。N型电池通过电子导电,且硼氧原子对造成的光致衰减较少,因此光电转换效率更高。

不同衬底类型电池技术和成本参数对比

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:公开资料整理

TOPCon电池属于一种钝化接触型电池。采用薄膜将金属与硅衬底隔离,可以减少少子复合。在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构。超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层,同时阻挡少子空穴复合,进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集,极大地降低复合速率,提升了电池的开路电压和短路电流,从而提升电池转换效率。

从工艺上来看,TOPCon与PERC电池在结构方面一定的相似性也带来了设备和工艺上的相容性。前者的正面与后者的背面膜层及金属化方式一致,两面最外侧也都是氮化硅减反钝化层,前道的清洗制绒工艺也相同。

二者工艺与产线的差异点主要在于:1)TOPCon增加了制作隧穿氧化层和多晶硅核心结构的工艺设备,具体又与细分技术路线有关,一般会增加LPCVD或PECVD设备,并配套扩散或退火炉,2)衬底硅片导电型变为N型后,电池前表面由磷扩散变为硼扩散,工艺会有所调整但设备不变,3)TOPCon背面不需再进行激光开槽,多晶硅层本身具备导电性可将载流子传输给电极,4)正面制作选择性发射极SE的工艺尚未完全成熟,厂家可能会选择预留。

TOPCon与PERC技术与工艺对比

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:公开资料整理

二、光伏行业相关政策梳理

从政策端来看,根据2022年5月底国家发改委及国家能源局发布的《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》,旨在锚定2030年我国风电、太阳能发电总装机容量达到12亿干瓦以上的目标,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系。推动新能源在工业和建筑领域应用,到2025年,公共机构新建建筑屋顶光伏覆盖率力争达到50%。2022年6月初发布的《“十四五”可再生能源发展规划》又再次强调了光伏产业在不同地区、场景的建设和运用。从国家层面来看,光伏行业是国家重点支持的朝阳产业,未来十年国家将通过大力提升光伏装机容量规模来促进行业发展,重塑能源体系。

2020-2022年中国光伏行业相关政策梳理

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:政府公开报告,华经产业研究院整理

相关报告:华经产业研究院发布的《2022-2027年中国太阳能电池行业市场深度分析及投资战略规划报告》

三、光伏电池产业链

TOPCon电池是高效晶硅电池发展方向之一。从晶硅太阳能电池产业链来看,上游原材料行业,包括生产电池片的硅料、硅片,生产背板的PET基膜、含氟薄膜等;中游包括电池片、玻璃、EVA胶膜、背板、边框、接线盒及其组合而成的太阳能电池组件、安装系统支架、控制器、逆变器等;下游为应用系统环节。

晶硅太阳能电池产业链

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:公开资料整理

四、光伏电池现状

1、光伏装机情况

从全球光伏装机容量来看,全球光伏新增装机保持逐年增长态势。据IEA统计,2021年全球光伏累计装机容量达到942GW,新增装机容量为175GW。

2016-2021年全球光伏累计及新增装机容量情况

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:IEA,华经产业研究院整理

从国内光伏装机情况来看,我国光伏装机全球第一。据统计,2021年我国光伏累计装机容量为305.99GW,新增装机容量为54.88GW。

2016-2021年中国光伏累计及新增装机容量情况

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:国家能源局,华经产业研究院整理

2、光伏组件及光伏电池片情况

电池片是光伏组件的部件之一,占组件成本50%左右。从光伏组件产量来看,据统计,2020年中国光伏组件产量为124.6GW,同比2019年增涨26.37%。2021年中国光伏组件产量为182GW,同比2020年增涨46.07%;组件最高功率进一步提升,由2020年的600W提升至2021年700W。

2017-2021年中国光伏组件产量及增速情况

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:中国光伏行业协会,华经产业研究院整理

从光伏电池片产量来看,全国电池片产量近十年来保持高速增长,CAGR高达33.5%。根据中国光伏行业协会(CPIA)数据,我国电池片产量已经从2011年的11GW迅速增长到了2021年的198GW,2021年电池片产量同比增长46.9%,近十年的CAGR高达33.5%。预计2022年全国电池片产量将超过261GW。

2011-2022年中国光伏电池片产量及增速情况

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:中国光伏行业协会,华经产业研究院整理

3、N型电池(HJT、TOPCon)情况

根据中国光伏行业协会数据,目前市场主流P型电池(PERC和BSF)渗透率达到95%以上。具体来看,2021年P型电池技术路线渗透率为96.2%,其中BSF技术渗透率从2016年的87.8%降低至2021年的5.0%,PERC技术渗透率从2016年的10.0%上升至91.2%;N型电池(HJT和TOPCon)技术渗透率合计为3.0%,预计2022年将达到13.40%。根据中国光伏协会行业数据预计,2022年TOPCon电池产能将超过35GW,HJT电池产能超过10GW。

2021-2022年中国光伏电池片中N型电池产能占比

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:中国光伏行业协会,华经产业研究院整理

从成本来看,目前TOPCon的成本仍显著高于PERC电池,主要原因系新增的工艺设备和高双面率导致银浆耗量提升。具体情况:TOPCon电池成本结构中,主要包括硅片、银浆、水电和折旧,分别占总成本比重的62%、16%、6%和4%。

TOPCon电池成本结构(单位:%)

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:公开资料整理

五、TOPCon电池企业布局情况

1、行业市场集中度情况

从光伏组件及电池片市场集中度来看,头部企业规模优势明显,组件行业集中度高于电池片。具体来看,据统计,2021年中国光伏组件行业CR5达到63.40%,其中TOP5企业平均产量超过21GW,产量达到5GW以上企业共计11家;2021年中国光伏电池行业CR5为53.90%,行业集中度增速趋缓,其中产量达到5GW以上企业共计8家。

2019-2021年中国光伏组件及电池片市场集中度

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

注:市场份额按产量计算。

资料来源:中国光伏行业协会,华经产业研究院整理

2、TOPCon电池招标情况

在TOPCon组件的实际推广销售情况方面,组件的实际推广销售情况方面,今年已有不少央国企招标项目中专门给出了N型标段,参与的基本上为TOPCon组件,从相关项目的中标价格情况来看,大部分溢价都在0.7-0.11元/基瓦左右,个别偏差较大,平均来看可达到0.1元/瓦,逐步趋于稳定,若持续下去则有利于推动组件企业稳定产品盈利预期,加速推动产能建设。此外,在价格接受度更高的分布式和海外市场方面,预计TOPCon还能有更好的溢价。

2022年以来部分国企光伏组件项目招中标情况

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:公开资料整理

3、TOPCon电池企业扩产情况

从企业扩产布局情况来看,光伏电池行业老玩家引领,深入布局企业众多。TOPCon电池的优势和潜力近年来吸引了大量企业进行产业化研发投入,目前总体由行业内的原有资深企业主导,但也有部分新兴企业大力投入,并持续取得重要突破。目前来看,业内领先企业的研发效率均已能达到25%以上,量产线效率也基本突破24.5%。目前行业里已经在建和筹建中的新产能有大约183GW,也已有龙头企业已建成超10GW的大规模量产线,其他企业也在快速推进。

国内主要TOPCon相关电池企业产业化进展情况

“降本增效”提速,TOPCon开启N型电池产业化元年,2021年中国光伏电池及TOPCon电池产业化现状分析「图」

资料来源:公开资料整理

六、TOPCon电池未来发展前景

从经济性和市场推广角度来看,TOPCon电池的制造成本目前仍高于PERC,主要在于设备成本、浆料银耗等方面,但差距已相对不大,在主要的新电池技术中最为领先。作为一种竞争性的新兴技术,TOPCon要得以全面推广,必要条件是能为下游系统业主带来收益,买方才会为新技术支付溢价,去覆盖制造企业的成本增加。

1、TOPCon和和PERC技术在电池、组件和系统端的成本对比看,TOPCon基本已经具备了大规模市场推广的条件:1)在电池端,TOPCon目前比PERC高6-7分/瓦左右,2)在组件端,考虑提效对于非硅成本的降低,二者差距大概在4-5分/瓦左右,3)在系统端,由于组件提效后对于BOS成本中与面积相关部分的进一步摊薄,二者基本达到相同的造价水平。

2、在TOPCon组件的实际推广销售情况方面,组件的实际推广销售情况方面,今年已有不少央国企招标项目中专门给出了N型标段,参与的基本上为TOPCon组件,从相关项目的中标价格情况来看,大部分溢价都在0.7-0.11元/基瓦左右,个别偏差较大,平均来看可达到0.1元/瓦,逐步趋于稳定,若持续下去则有利于推动组件企业稳定产品盈利预期,加速推动产能建设。此外,在价格接受度更高的分布式和海外市场方面,预计TOPCon还能有更好的溢价。

3、在发电量增益方面,目前使用N型组件的项目还不多,运行时间也相对较短,但已有个

别项目显示出积极的结果,如在银川国家光伏户外实证基地为期一年的实证项目中,晶澳的N型组件平均单瓦日发电量比一般P型组件高出3.9%。

此外,从部分实际项目的测算数据来看,N型组件基本能带来超过3%的发电量增益,使得在组件存在较高溢价的情况下LCOE还能够降低。预计随时间推移,未来更多积极的实证项目数据有望公开,促进TOPCon技术加速推广。

华经产业研究院通过对中国TOPCon电池行业海量数据的搜集、整理、加工,全面剖析行业总体市场容量、竞争格局、市场供需现状及行业重点企业的产销运营分析,并根据行业发展轨迹及影响因素,对行业未来的发展趋势进行预测。帮助企业了解行业当前发展动向,把握市场机会,做出正确投资决策。更多详细内容,请关注华经产业研究院出版的《2022-2027年中国TOPCon太阳能电池行业发展概况及行业投资潜力预测报告》。

✅大唐盛世是一站式金属3D打印服务平台,长年专注于金属3D打印的设计、定制加工、小批量生产及后工序处理,拥有多年精密零件金属3D打印成型经验,旗下的大型金属3D打印生产基地位于东莞大朗镇光辉高新产业园,上万平米的打印生产制造车间,50多台高精度金属3D打印设备,CNC加工中心、4轴加工中心、5轴加工中心、三轴加工中心、铣床、数控车床、三坐标、精雕机、电火花机、钻攻机等配套设备上百台,擅长小公差、复杂结构原型、高精密度的金属零件小批量生产。为新老用户提供钛合金3D打印、铝合金3D打印、不锈钢3D打印、模具钢3D打印等近百种金属3D打印加工服务及综合解决方案。通过我们3D打印加工的产品被广泛应用于机械、医疗、通讯、电子、电器、汽车、航空航天等各行各业。公司自成立以来始终坚持:为客户提供满意的产品和服务的基本质量方针,严格执行ISO9001质量管理体系,加强6S质量体系的内部实施,并且通过全体员工的共同努力,让每一位客户对我们的服务及产品质量都表示满意。金属3D打印定制就到大唐盛世!

发表评论

https://www.3d-print.com.cn/