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2019光伏年度盘点之技术争鸣

来源:长源电力
发布时间:2019-12-28

北极星太阳能光伏网讯:岁末年终,又是一年总结时。今年光伏行业颇为热闹,继单多晶之争,大小机之争后,行业又出现了新的争论。正所谓百家争鸣方成气象万千,在争论中进步未尝不是行业幸事,今年光伏技术之争有哪些?

硅片端:“大”字当头 烽烟再起

2019年硅片尺寸迎来大变革,在M2尺寸(156.75mm)一统江湖多年之后,“大尺寸”硅片乱战正在上演。大尺寸硅片的降本增效逻辑在于,提升硅片尺寸使得产品有更大的受光面积,从而提高单位时间产出的电池、组件功率,使得分摊到每Wp的配套设备、人工等其他成本减少,系统成本得到降低。当前大尺寸硅片包含三类:G1(158.75mm),M6(166mm)和M12(210mm)。G1尺寸,是当前产线成熟应用广泛的大尺寸硅片,包括晶科,晶澳,天合,协鑫等企业均有布局。158.75尺寸之外,今年隆基和中环相继推出M6和M12产品,并在产能上下了大手笔。隆基表示,到2020年底隆基的电池、组件大部分产能都将切换成166mm尺寸,在建产线如银川5GW单晶电池产线,将直接设计成适用于166mm尺寸。而中环则计划2020年将产出16GW的 M12硅片。两大巨头“神仙打架”,引发业内关于M6和M12大硅片的讨论。隆基M6的立足点在于和现有产线的兼容性,M6已达部分设备允许的极限。例如当前主流单晶炉热屏内径约 270mm ,M6 硅片外径为 223 mm,但是M12硅片的外径接近300mm。相对而言,M12需要全新的产业链配合,各环节设备都需要重建,这也是部分人认为中环“激进”的原因。对此,中环提出了折中方案,在M12之外还推出了 M10 和 M9 大硅片,分别对应 200 毫米和 192 毫米边长,较M2分别增加面积 45.9%和 46.2%。大硅片的应用势必将影响下游电池和组件,据了解目前通威和爱旭两大电池片厂商新产能将兼容166mm和210mm电池。组件企业中,东方日升率先行动,其500W高效组件采用了M12(210尺寸)单晶硅片,效率高达20.2%。从成本到效率,隆基和中环通过数据证明产品优势的同时,也在不断扩大阵营。至于究竟哪种产品能够笑傲江湖,还要静待市场的反馈。

电池端:PERC之后,谁与争锋?

今年光伏电池领域最热门的讨论,便是PERC之后下一代电池技术是异质结还是Top Con?(IBC:难道我不配有姓名?)HJT/HIT/HDT有一个共同的名字——异质结太阳能电池,它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具备工序少、效率高、无光衰、温度系数低、弱光响应高等优点,目前异质结电池基础效率为23%~23.5%,而这只是起步阶段。看中异质结的发展潜力,光伏企业纷纷发力。据不完全统计,截至目前布局异质结产线的企业大概有 12 家,规划产能超35 GW。今年5月以来包括钧石、爱康、山煤国际、金辰股份在内的多家设备和电池企业规划投资异质结项目。首先实现量产的晋能科技预计今年年底异质结电池量产平均效率将达到24%;东方日升异质结电池效率超过24%,已接到30MW组件订单,预计2020年异质结组件产能将达到500MW。异质结虽然优点众多,但缺点也不可忽视,如成本较高,产线不兼容等。这也是很多企业信心满满推出扩产计划,而实际产线寥寥的原因之一。与异质结争夺下一任“帮主”的TOP Con,其电池转换效率介于PERC单晶电池与异质结之间,TOP Con的工艺设备与常规PERC电池的兼容性较好,双面衰减率低。当前PERC电池规模庞大,业内人士预测未来两年内PERC仍将稳居电池一哥的地位,相较于重铸产线的异质结技术,TOP Con只需加一些设备就可以兼容产线,其优势不言而喻。国内企业中来、天合光能,林洋,英利是TOP Con的拥护者。今年天合和中来相继宣布TOP Con产品实现量产,天合72版型N型i-TOP Con组件正面功率最高可达425W,组件转换效率高达20.7%。中来7栅线高效半切电池TOP Con组件,功率输出达到或超过了440Wp。当然TOP Con的缺点也很明显:工艺复杂,工艺步骤明显增加;成本高;效率提升有限。这些因素导致只是原有厂商在扩充产能,未见新企业入局。相信在新一代技术发展成熟之前,TOP Con和异质结的“一哥”之争将持续存在。而市场上还有另一种声音,TOP Con和异质结不一定是非此即彼,还有可能殊途同归。用异质结的方法做TOP Con,不失为一种两全其美的方式。至于究竟何时可以实现,还要打一个问号。

竞争者IBC

除了上述两个明星产品外,IBC(交叉背接触)电池是可量产的高效晶体硅电池技术方向之一,也是“帮主”候选人。IBC电池因其全背电极结构设计而得名,在其结构设计中导出电流的正、负电极金属化栅线设计在电池背面,外形美观适用于光伏建筑一体化项目。IBC是目前商品化晶体硅电池中难度最高的技术,曾一度被认为难以量产。国内天合光能一直致力于IBC电池的研发,2018年其自主研发的大面积6英寸(243.2cm2)N型单晶硅IBC电池效率达到25.04%。今年11月由黄河公司投资建设的国内首条量产规模的IBC电池和组件生产线成功下线,这是我国首条量产规模IBC电池和组件生产线。12月黄河公司宣布其量产IBC电池平均效率达到23%,并获得意大利FuturaSun公司50兆瓦订单。而国外企业SunPower堪称IBC的领导者,3月SunPower上线大尺寸硅片IBC组件,量产效率超过22%。前不久中环和道达尔、SunPower的收购案再次引发业内热议,业内评论中环的加盟,将极大增强IBC电池的产业化基础,从而令其它与之竞争的技术路线陷入劣势。

搅局者—钙钛矿太阳能电池

钙钛矿电池是继晶体硅、薄膜之后的第三代太阳电池技术,堪称光伏电池届的黑马。10年之前其转换效率只有3.8%,如今已经攀升到25.2%,而且即将实现商业化量产。钙钛矿电池被誉为是光伏电池的颠覆者,集原料丰富、光电性能佳等优势于一身,今年更是吸引了大玩家入场。3月,风机制造企业金风科技以战略投资者身份,领投英国牛津光伏D轮融资,投资金额2100万英镑,强势布局钙钛矿太阳能电池。4月,三峡资本以战略投资者身份注资纤纳光电,投资金额5000万人民币,而纤纳光电目前是全球钙钛矿太阳能组件光电转换效率世界纪录的保持者。更加轰动业内的是协鑫集团旗下协鑫纳米率先建成10兆瓦级别大面积钙钛矿组件中试生产线,并已开始100兆瓦量产生产线的建设工作,计划于2020年实现钙钛矿光伏组件的商业化生产。协鑫纳米表示,其100兆瓦量产线制造的钙钛矿光伏组件的制造成本预计将低于1元/瓦,量产组件的工作寿命将达到25年以上。钙钛矿电池的劣势在于稳定性差,含有有毒物质铅,大面积应用难度较大,假如搬走这三座大山,钙钛矿电池或许可一跃成为光伏电池的“带头大哥”。

组件端:MBB半片来势汹汹,叠瓦伺机而动 拼片希声

多主栅、半片、叠瓦、拼片组件可以称得上今年光伏市场的爆款产品,与电池片打法不同,组件技术可以叠加打组合拳,助推组件功率走向400W+。多主栅技术的应用由来已久,它在提升电池光学利用的同时降低了封装组件的电学损耗并提高了组件功率,并同时减少了电池片银浆的耗量。早在2015年便有企业在展会上推出多栅组件,而今年SNEC的风向是在多栅技术上叠加半片技术。半片技术即采用激光划片机沿着垂直于电池主栅线的方向将电池片切成尺寸相同的两个半片电池片,然后将其封装成组件。半片技术可以大幅度提高组件功率,与相同片数的全片组件相比,其功率可以提升5~10W左右。某种程度上,多主栅+半片可以看做是自然而然的结合,MBB半片组件仍旧可具备MBB整片组件的全部优势,还可进一步提高组件功率,减少材料消耗。据测算,在PERC电池上叠加半片技术功率增益可达到5~10W,在PERC+半片电池基础上叠加MBB技术功率增益可扩大到最高15W。叠瓦技术将电池片切片用导电胶互联,省去焊带焊接,减少遮光面积和线损,节省空间,比常规60型组件多封装13%的电池片,功率提升超20W以上,市场潜力巨大。EnergyTrend预计2019年叠瓦组件的产能达17GW,市占比越过10%。但叠瓦技术和现有组件封装技术的兼容性较低,将会增加一定的成本,同时还存在专利风险。拼片技术指通过特殊的焊接方式来实现片间距缩小与三角焊带互联焊接,对电池及其他物料的利用率都达到了极致。与叠瓦相比拼片技术并无专利纠纷,而在效率上甚至可以赶超叠瓦。拼片是业内看好的技术之一,此前有业内人士预测拼片将成为未来2-3年的主流产品。然而反观今年的企业动态,除了中南光电和嘉寓光能两家企业有量产外,拼片几无发声,是否在酝酿放大招?

在光伏平价上网之路上高效组件将成为重要助力,至于哪种技术路线能成为真正的赢家,仍需要时间予以验证。

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