在晶硅电池领域,由于掺杂工艺的区别,一直有P型和N型之分。P型电池以PREC为代表,制作工艺简单,成本较低,在多年发展中已成为行业的主流选择;N型电池以HJT、TOPCon等为代表,虽然发电效率更高,但由于工艺更加复杂,成本过高,多年来一直难有大规模量产。 2020年,面对P型PREC越来越难提升的发电效率,N型HJT电池再次成行业热议焦点。
量产技术创新及规模门槛挖深护城河,高效电池持续推动光伏降本提效
光伏是极致追求成本下降的行业,技术进步是核心驱动力,产业竞争格局逐渐从规模竞争向优势技术和规模效应相结合转变,效率提升亦对成本下降具有杠杆效应。规模门槛及持续的技术迭代将持续挖深护城河,领先的产能结构及N型高效电池产能的持续投建是支撑头部公司盈利能力提升的核心驱动力。而作为第三方专业电池厂商,只有持续为组件客户创造差异化竞争力,才是继续做大做强的根本驱动力。
众多企业投资加码 N型电池迎来爆发。 时隔一年,随着平价上网的到来和N型电池国产化设备的日趋成熟等众多原因,历经多年沉浮的N型电池,终于迎来大爆发。
2021年6月3日,第十五届国际太阳能光伏与智慧能源展览会上,爱旭携高效N型ABC电池高调亮相。据爱旭运营高级副总经理何达能介绍,光伏电池技术的更新迭代显示出摩尔定律,周期性的技术进步使组件效率每三年提升10%,呈周期性增长:2016-2019年,PERC技术得到飞速发展,大幅提升电池效率;2019-2022年,大尺寸趋势袭来,166、182、210尺寸快速占领市场;2022-2025年,我们预言将属于“N时代”;2025-2027年,会属于大家期待的多结时代,叠层技术将引领行业进入更高效阶段。基于此,2022年,爱旭将在广东珠海建设第四处生产基地,年产6.5GW高效N型电池。 说完此话18天后,即2021年6月21日,爱旭股份(600732.SH)对外公告称,将进行不超过35亿元的A股非公开发行。募集资金将主要用于:珠海年产6.5GW新世代高效晶硅太阳能电池建设项目;义乌年产10GW新世代高效太阳能电池项目第一阶段2GW项目、补充流动资金。其中,6.5GW电池项目总计需要使用20亿,义乌的2GW项目需要使用6亿,补充流动资金为9亿元。义乌和珠海项目将全部生产N型电池,与之前爱旭所涉及、精通的PERC电池技术路线截然不同。
在爱旭加码N型电池的前一个多月,光伏龙头隆基股份,也追加了对N型电池的投资。 2021年5月17日晚,隆基股份(601012.SH)发布公告称,公司拟公开发行总额不超过人民币70亿元(含70亿元)A股可转换公司债券进行融资,布局下一代N型光伏电池技术。其中47.7亿元拟用于西咸乐叶年产15GW单晶高效单晶电池项目、10.8亿元拟用于宁夏乐叶年产5GW单晶高效电池项目(一期3GW),11.5亿元拟用于补充流动资金。 隆基股份认为,目前PECR 电池效率仍有一定提升空间,但量产转换效率已接近 24%左右的极限,进一步挖潜的空间不大,而N 型单晶电池技术由于效率提升潜力巨大,量产效率有望从目前的 24%左右提升至接近 26%,并且还具有双面率高、温度系数低、无光衰、弱光性能好等优势,将成为接力PERC技术,推动发电成本继续下降的下一代主流电池技术,市场份额将逐步占据主导。 爱旭、隆基之外,通威也在加快布局N型电池。 7月8日,通威太阳能首席运营官萧圣义带领公司技术及商务团队一行,前往江苏微导纳米装备科技有限公司就通威太阳能眉山基地TOPCon电池项目相关合作的技术内容进行洽谈。双方就设备生产制造周期、技术协议详细条款内容进行深度探讨,力争以最快的速度完成设备生产及现场调试,推动项目提前落成。
而就在此前3天,HJT设备生产商迈为股份也发布公告称,2020年7月5日至2021年7月4日期间,公司子公司迈为自动化在连续十二个月内与通威股份(600438)控制的公司(包含:通威成都、通威安徽、通威金堂等)签署了多份日常经营销售合同,合同累计金额11.9亿元,其中约9亿元为PERC订单,2亿元左右为HJT设备订单。 除了TOPCon,在HJT电池方面,据不完全统计,目前21家异质结企业产能规划达53GW,其中已有产能的10家异质结企业中,除新日光、联合再生能源两家台湾企业没有扩产计划之外,其余已投产的企业均制定了数百MW到最高6GW的扩产计划。分别是钧石5GW、中智电力1.2GW、晋能集团2GW、爱康科技6GW、通威1GW、国家电投5GW、安徽华晟2GW、汉能600MW,其中爱康计划6GW异质结之外,还配套了6GW的组件。
电池是提效降本的发动机,下一世代技术呼之欲出
从产业链各环节看,上游硅料、硅片标准化程度高,电池环节加速迈向N型时代,工艺窗口、设备成熟度等壁垒持续提升,有望成为产业链技术制高点。任何生意离不开赚钱的供需环境,新技术的发展需兼顾市场与技术导向并密切关注产业链供需变化及供应链配套发展。从第一性原理出发,我们认为下一代量产电池需要具备高效率(较目前量产PERC电池增加10%+)且非硅成本不高于PERC电池两项的核心条件。从推进节奏上看,商业化推广需要立足于成本结构、产业化核心设备、关键辅助材料研发和供应链配套发展,未来两年或出现多种高效技术路线齐头并进的格局。
众多企业集体发力 N型发电效率屡破新高 。这么多企业看好N型电池,是因为其素有“高效”之称。但这种高效率,能否经受得住实践的检验?众多光伏企业已经用实际行动给出了答案。 HJT方面,根据已公布的数据,前四名中通威异质结电池量产效率达到了25.18%、晋能集团达24.73%、爱康科技24.59%、东方日升24.55%。 Topcon电池方面,天合光能2015年开始布局i-TOPCon电池研发,2018年技术实现产业化,目前量产平均转换效率23%, 中来股份同样入局很早,自2017 年起即开始相关技术的研发。2020年10月,该公司发布了全新一代J-TOPCon2.0技术,据称其量产平均效率可以实现24%以上,良率达到97%以上。同年11月,其子公司还生产出最高效率达到24.5%的TOPCon电池,据称相关生产线的产量已超过20万片。 2020年11月,晶澳科技在接受机构调研时透露,公司Topcon电池效率提升到近24%。 2021年1月7日,晶科能源宣布,其大面积N型单晶硅单结TOPCon电池效率达到24.9%,再破世界纪录。 2021年4月,隆基股份宣布,经德国哈梅林太阳能研究所测试,隆基单晶双面N型TOPCon电池转换效率达25.09%,基于商业化尺寸硅片的TOPCon电池效率首次突破25%,再次刷新世界纪录。 在2021年SNEC展会期间,作为最早布局N型电池的东方日升也宣布,其NewT@N组件搭载的N型电池技术平均效率达到了24.5%,通过空穴接触选择性优化、印刷图形优化、硅片质量优化等手段有望将效率提升到24.9%,该数据只是初步阶段的成果,已经超过了PERC电池的极限效率。
国产设备解决成本问题 N型未来值得期待 对于N型电池来说,高效率从来不是问题。高效率伴随着高成本,这才是N型电池多年来一直很难大规模推广的最重要原因之一。而今年,随着国产设备的逐渐替代,高成本问题也正在得到逐步解决。 作为N型电池的两大主要代表技术之一,HJT是革命性的,与现有PERC设备完全不兼容,若使用这一技术,产业链上下游设备需要重新研发、建设。但随着HJT电池进入GW级别的量产阶段,国内设备厂商正在积极布局。 HJT电池的生产分为制绒清洗设备(投资占比10%)、非晶硅沉积设备(投资占比50%)、透明导电薄膜设备(投资占比25%)和丝网印刷设备(投资占比15%)。其中制绒清洗设备和丝网印刷设备已经实现国产替代;迈为股份、捷佳伟创、理想万里辉和钧石能源均有PECVD设备销售;迈为股份、捷佳伟创、钧石能源均有PVD设备销售,理想万里辉正在推进样机研发。此外,迈为股份、捷佳伟创正积极布局整线设备供应能力,有望打造整线服务模式。 与HJT电池相比,TOPCon与PERC兼容性高,只需在原有产线上增加沉积设备、硼扩设备及湿法刻蚀设备,新增投资额约5000万元/GW。这三类设备目前均已实现了较高国产化。捷佳伟创、北方华创、拉普拉斯、48所等均可供货。 有头部企业引领投资,有国产设备替代解决成本问题,再加上本身的高发电效率,2021年,属于N型电池的春天终于来了!
电池环节加速洗牌,竞争格局有望持续改善
2021年以来产业链上下游高度博弈,166mm电池产能出现阶段性过剩,头部厂商微利、二三线厂商停产抛货将加速洗牌且强度及持续性明显大于19年下半年。随着落后产能出清,电池集中度进一步提升,上、下游商业模式正在发生变化。随着上游硅片产能释放及硅片对外销售的供需敞口的持续放大,专业电池厂作为市场上最大的硅片采购商,上游原材料议价能力或显著增强;叠加N型电池技术及规模化门槛带来的壁垒持续提升,头部厂商有望持续挖深护城河,竞争格局有望持续改善。
考虑市场渗透阶梯,高效技术迭代优化长期竞争格局。目前龙头企业PERC电池量产效率23.3%,两年内电池效率阶梯有望爬升至24.5%甚至25%以上。下一世代量产电池技术将成为产业链重要分水岭,也标志着光伏从规模降本真正走向提效降本的新阶段。要么做未来需求的捕捉者,要么做后发优势的渗透者。N型TOPCon电池组件与多主栅、半片、叠瓦等技术相配合,可以实现更高的组件功率,有效的降低度电成本,是开启N型时代的敲门砖。HJT技术作为最具发展潜力的下一代大规模量产电池技术之一,实现关键辅助材料的研发和替代等将推动非硅成本的进一步降低,将真正开启HJT/HBC低成本量产时代。
隆基股份作为全球光伏龙头,近年来在电池领域精耕细作,是国内厂商中研发投入最大、研发团队人数最多的厂商,研发成果屡次刷新世界记录。
通威股份是硅料、电池片双龙头,规模、成本持续领先,稳坐全球电池出货量第一;HJT布局有方,GW级中试线落地为量产探明方向。
迈为股份以再创业心态再出发,深耕HJT领域,自建产线的异质结电池的可量产效率已超过25%。
捷佳伟创PERC时代市占率领先,同时双线布局TOPCon与HJT,有望充分推动光伏技术迭代进步。
先导智能拓展TOPCon设备及光伏整线智能工厂,有望借助其平台型研发生产优势在光伏赛道复制“成功”。
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