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只需3-5年,BC電池必有一席之地

   2023-09-20 見智研究Pro26680
核心提示:TOPCon我認為2-3年就能回本

隆基官宣BC技術或成為未來主流,引發光伏市場巨震。

目前光伏電池技術仍以TOPCon和HJT為主流,一向低調的BC技術,真的能擔當未來主流路線的重任嗎?

上海交通大學太陽能研究所所長【沈文忠】做客筆者,并對此發表了看法:

“BC技術是一種50多年歷史的技術,但過去20年發展非常緩慢,因為技術門檻高,工藝復雜,產業化難度大,需要產業鏈協同支撐,所以過去企業對該技術投入不足。

但今年與過去不同,尤其隆基官宣BC未來會成為主流,大家對BC的重視程度日益提升,在這樣良好氛圍下,未來3-5年,BC技術將迎來大發展。

從研發和產業化成熟度講,最成熟的是PERC和TOPCon結合的HPBC,TBC次之,HBC還要再后面,疊層電池BC技術才剛開始。

就未來技術路線而言,應該是2-3種差異化技術共存的場景,即BC技術和正常結構的技術長期平衡共存。BC技術占30-40%的市場份額,其他結構TOPCon、PERC、HJT共占60-70%。

但由于光伏市場體量很大,每年 500GW 乃至未來幾年可能到 1TW的量級,所以30-40%對一個企業或者幾個企業講已經是足夠大的市場。“

以下是筆者與上海交通大學太陽能研究所所長【沈文忠】的完整對話:

1、龍頭背書,未來十年BC將迎來大發展

筆者:隆基官宣 BC 成為主流的事情,如何估量龍頭表態對光伏行業后續的影響?光伏的技術路線是否會迎來重大變革?

沈文忠:光伏技術發展到現在,規模這么大,以前是不可想象的,所以龍頭企業的號召力是非常非常強大的,因為整個產業鏈會給它配套。一個技術的發展需要整個產業鏈的配套。無論是原來的PERC,現在的TOPCon,未來的HJT,都需要龍頭企業的引領作用。

BC 技術雖然是一個有 50 多年的技術,真正的產業化從 2004 年開始,通過過去近 20 年的發展,其技術發展得非常緩慢,到目前為止可能年出貨量不到2GW,占比是小于1%。

但是在現在新的形勢之下,尤其是龍頭企業的引領作用,產業內的配套,市場發展空間大, BC 技術迎來了一個非常好的時機。

另一個原因是,現在不管什么技術都進入平價上網,平價上網后應該容納2-3種差異化的技術,適合不同的應用場景。

在這樣的背景下,BC 技術未來十年應該有非常大的發展,要遠超過去的 20 年,未來會成為光伏技術里非常重要的環節。

2、BC技術門檻高,對材料質量、正面鈍化、背面圖形化高要求

筆者:能詳細地介紹一下 BC 技術嗎?它和我們經常說的IBC 是一回事嗎?

沈文忠:BC 技術應該是一個平臺技術,電池的結構是相同的,但是電極的構成方式有所區別,一般的電池,是正面背面都有柵線。

BC 電池,正面和背面的柵線都以交叉的形式集中在背面,所以在這種情況下,正面沒有任何柵線,所有的電極正負極都在背面,是這樣的特殊結構。

所以不管是 PERC 、TOPCon、HJT乃至后面的疊層電池,都可以采用 BC 技術這種連接方式,所以是一種平臺的技術。

這種技術當然跟傳統結構的電池有很大的變化,因為前面是沒有柵線的,所以背面的柵線的布局圖形化很關鍵,包括隔離,不像原來在正反兩面就沒有隔離的問題。

第二,因為是受光在正面,而收集光光生電子在背面,所以對材料的質量的要求高,也就是說正面產生的光生電子空穴對要被背面收集,所以材料的少子壽命相對高。

第三、正面的鈍化性能要加強,因為只有做到非常好的鈍化以后,才能夠充分地產生電子空穴對。

所以在材料的質量,正面的鈍化,背面的圖形化都提出了比較高的要求,所以產業化難度、工藝的復雜程度相對比較大。

但是由于正面沒有柵線遮光,電極的遮光會減少到最低程度,所以效率會提升,且美觀,特別適應工商業分布式的屋頂應用場景。

3、今年開始,BC技術發展會加快

筆者:如果未來 BC 電池會成為主流,為何目前布局該技術的企業較少?原因是什么?

沈文忠:第一、技術門檻比較高。工藝復雜,產業化難度比較大,所以還需要很多產業鏈的支撐。早期一般的企業,特別中國的企業都做過嘗試,做過研發,甚至做過小規模的產業化,曾經的性價比不夠,產業化發展比較緩慢。

第二、技術上達不到,龍頭企業們,或者是主流的企業們BC 技術投入不足,僅少量的企業看好這個技術進行一些投入。很多我們中國的光伏企業,只顧眼前成熟的技術。

但是這幾年,特別是隆基官宣BC技術在大力發展以后,很多的企業都在布局研發,重視BC 技術的產業化探索,某種意義上說明各個企業都在看好這個技術。

特別是龍頭企業們都在研發,有些已經在做一些產業化的布局。因為 BC 技術我認為是 PERC、TOPCon、HJT乃至疊層后面的高級版。

什么叫高級版?并不是PERC的BC電池比 TOPCon高級。而是PERC的BC 電池技術, 應該是比 PERC 高級。TOPCon 的BC 技術,TBC 技術應該比 TOPCon高級,是 Pro 版。HJT的 HBC 電池技術比HJT高級,它們相對是有可比性的,但是相互之間是沒有可比性的,因為完全是不同的技術路線。

第三、大家對主流話語理解不同。早期在平價上網前,大家以度電成本來衡量,最低的度電成本是好的、主流的技術。所以PERC、到TOPCon、HJT整體發展脈絡非常清晰。

但現在平價上網、競價上網、低價競爭的格局下,不同應用場景,客戶會有差異化的需求,所以未來可能會2-3種技術成為光伏主流。

目前TOPCon相對PERC有一定溢價,HJT相對PERC、TOPCon也有溢價、BC技術對相關其他技術更有溢價,這也是客戶對不同產品的應用選擇。

今年開始,大家在 BC 技術的重視程度,跟前兩年是不可同日而語。在這樣的好氛圍之下,未來 3-5 年的 BC 技術的發展一定不會像前面這么緩慢。

4、產業化成熟度排序:HPBC、TBC、HBC

筆者:HPBC、TBC、HBC哪種路線可能最先跑出來,從性價比角度分析下技術路線?

沈文忠:PERC也可以做BC結構,但PERC電池已經成為過去式了,幾乎沒有擴產,幾乎都轉到TOPCon了,所以PERC的BC電池結構后面發展應該是受限的。

TOPCon現在是市場最熱的技術,這兩年號稱上千GW的擴產,但真正落地的不到500GW,也是很大的量,所以TBC是很多企業開發的熱點。

HPBC技術路線是最早產業化的,HBC國內有個別企業做產業化布局,做研發的比較多,但真正產業化還要滯后。

疊層電池剛開始做研發,疊層電池的BC,目前國際上只有極少數課題組在做,三端的BC電池開發工作,最好的做到29.6%左右,但兩端真正BC結構還沒做,這一塊研發還沒開始。

所以從研發和產業化成熟程度講,最成熟的就是PERC和TOPCon結合的HPBC,TBC次之,HBC還要再后面,疊層電池BC技術才剛開始。

光伏行業太過超前也沒有意義,比如前幾年做HJT的產業化,絕大部分都成為犧牲品,現在做有些企業宣稱做疊層電池的產業化,我覺得還是沒有經濟性。現在比較有經濟性的還是TOPCon 和 HJT的 初始階段。

BC 技術相應的作為一個平臺技術也要跟TOPCon和HJT的技術相輔相成。從性價比上講,PERC和TOPCon結合的HPBC最高,其次是TBC、再次是HBC。

5、BC總量以隆基和愛旭為主,明后年放量加快

筆者:目前量產企業大概能有多少?您認為這些企業是否具備先發優勢?

沈文忠:最早產業化的是Maxeon,1GW左右的規模,現在擴產500MW左右。

國內發展很快,隆基可能有30GW產能,愛旭有6.5GW在珠海,黃河水電有200MW,中來也是近百兆瓦級的生產,以代工為主,其他都在做布局。

總量以隆基和愛旭為主,今年年底可能達到40-50GW,真正產量在10GW以上,明后兩年,尤其后年,產量可能達到50-100GW的量,發展速度很快。

6、BC核心工藝:激光圖形化、隔離、金屬化、鈍化

筆者:BC 技術路線最核心的工藝是什么?它的產業鏈中各價值量的分布情況?

沈文忠:BC 結構上,最大的變化在背面,所以背面的圖形化、隔離、包括金屬化是關鍵,還有鈍化,材料質量的提升,整個價值的產業鏈的價值就體現在這幾個環節中。

現在采用的比較多的都是激光的圖形化,然后絲網印刷或者電鍍也會有比較大的發展,這是金屬化這一塊。那鈍化這一塊,這些鈍化方案其實跟TOPCon、HJT的鈍化方案是類似的。

比如說TOPCon,主要是多晶硅的鈍化,HJT主要是非晶硅的一些鈍化,這些都是需要用 CVD 的技術,當然 CVD 也不同,有 LP、PE等,我國有完全成熟的,全球領先的設備供應商。

材料提升質量方面,國內這幾年的拉晶技術,硅料生產技術,迅猛的發展,裝備完全能自我解決,整個產業鏈非常的完整,包括組件的封裝方式,一些自動化的東西,技術發展非常全面。

整個產業鏈會因為BC技術一些結構上的變化,導致比重的重新分配,比如說激光的重要性可能會更加體現。

筆者:BC 技術路線的成本,和PERC、 TOPCon、HJT 等相比,處于什么排位?它的降本路徑又是什么?

沈文忠:從增加工藝的情況講起,BC技術成本短期會比其他對應技術略高一些。

HPBC 技術有希望能跟 PERC打平;TBC 現在肯定是要高的,但是什么時候能打平,要看 TBC 技術的發展。但是市場應該是給各種電池技術有一定的溢價,企業能追求這些技術還是有成本上的考慮。

筆者:BC的難度攻克進展?是否有較大突破?

沈文忠:現在都是幾十GW量級的量產,中國企業一定是有突破的。

最大成功還是在清洗的解決,激光圖形化本身技術問題不大,但是圖形化后怎樣做到有效隔離清洗,是個比較重要的難題。

這半年企業應該做的非常好,未來最大的變化應該是怎么優化工藝,使得性價比更突出。

7、TOPCon企業也兼顧研究BC,主流技術不會只是一種

筆者:隆基官宣BC技術主流后,對堅持做TOPCon的企業后續影響多大?TOPCon是否會被淘汰?還是說技術路線會并存?

沈文忠:首先,已經布局TOPCon技術的企業肯定都會研發 TBC 技術。

而且主流技術不會是一種技術,不是你死我活,應該是多種共存不同的場景,所以未來會是BC 技術和正常結構的技術一段時間平衡共存的局面,BC作為更高級的Pro 版。

BC技術占30-40%的市場份額,正常結構TOCPon、PERC、HJT占60-70%。

因為市場很大,每年 500GW 乃至未來幾年可能到 1TW的量級,所以30-40%對一個企業或者幾個企業講已經是足夠大的市場。

整個行業,主流技術應該是2-3種差異化技術并存。

8、HJT加鈣鈦礦大概率是未來疊層的主流

筆者:鈣鈦礦能和BC結合嗎?相較于HJT疊層,優劣勢有哪些?

沈文忠:現在光伏電池效率23.5%左右,到26.5-27%基本到了晶硅極限,每年提高0.5%,提高到27%,還有7年時間。所以7年后肯定過渡到疊層電池技術。

疊層電池選哪條路線,不同企業有不同看法,從技術本身講,通過3-5年HJT的快速發展,未來疊層電池技術主流應該是HJT疊鈣鈦礦。

HJT雖然現在比TOPCon規模、成熟度還有差距,但3-5年后HJT也會成為技術主流。HJT工藝步驟短,上面又有TCO,可以公用隧穿結。隧穿結有2種方案,一種是TCO、另一種是硅基薄膜、HJT本身是硅基薄膜沉積過程,目前也都在減少銦,所以不用TCO、直接用硅基薄膜,再加鈣鈦礦的疊層結構,又解決了減銦的問題,所以我判斷HJT疊層鈣鈦礦應該是疊層電池主流技術方向。

9、BC目前主要應用在分布式還是集中式

筆者:BC電池應用場景怎么看?

沈文忠:BC在分布式或者工商業屋頂上面是非常合適的。

在大型電站上面,我覺得作為更高效率的BC早期可能會選用一些條件不太好的區域,或者是不太重視的一些區域,價值更容易體現。

但是分布式工商業的應用場景比例也非常的高,現在的BC產能,產量或遠遠滿足不了要求,BC技術最先應用先在分布式,然后集中式。(伴隨擴產和性價比優勢,BC雙面率的產能足夠滿足不斷增長的集中式需求)

筆者:TOPCon 電池的產能有優化成BC產線的可能性嗎?很多企業都說有技術儲備,他們離量產有多遠?

沈文忠:TOPCon產線想通過工藝改變升級為BC技術,理論上可行,但實際操作困難,因為布局產能會有些差別,例如過去都說PERC可以升級到TOPCon,但是觀察下來發現95%以上的TOPCon產線都是新建的。

光伏行業每年擴產規模非常大,50%增速甚至更高,近幾年100%增長。所以很多產能都是新建的。未來能不能升級取決于行業發展是改造升級還是新建升級。

目前企業的TBC還處于研發階段,真正產業化推進,今年不一定落地,可能要明后年。

筆者:BC 的技術中有沒有對 N型硅片要求更高?

沈文忠:BC技術是正面產生電子空穴對,在背面收集,正面與背面之間的厚度一般要求不超過120-130微米,所以不管是P型硅片還是N型硅片,要求少子壽命高些,所以對材料質量要求很高。

近幾年拉晶技術進步很快,N型硅片少子壽命天生比P型高,所以BC電池技術對硅片質量要求是高的,中國拉晶技術已經完全能夠達到這樣的水平。

筆者:如何看待愛旭的ABC?

沈文忠:愛旭沒有在任何公開場合說他的技術,因為企業研發不易,愛旭的ABC就是TBC,就是TOPCon的技術,所以效率是非常高的,因為TBC鈍化,特別是背面的鈍化做的非常好,愛旭又做了銅電鍍工藝,所以效率非常高,但成本可能相對會高些。

筆者:TOPCon生命周期大概多久?

沈文忠:TOPCon的效率比PERC有較大提升,雖然TOPCon效率有虛高成分在里面,但比PERC高1-1.5%。

未來TOPCon的發展空間是正面的選擇性發射極,現在基本上已經開展了;背面的多晶硅減薄,漿料的配合,背面減薄可以降低長波區域的吸收,下一步TOPCon就在正面,主要是柵線下面做一些多晶硅結構,全表面做鈍化不可能,只能在柵線下面做一些鈍化技術。

這塊明年會用到產線上,所以TOPCon的發展蠻多的,TOPCon做到26-26.5%的效率是非常有希望的。所以講生命周期,一般認為0.5%是一年的生命周期,如果23.5-26.5%,應該是7-8年的空間,大概估算的,僅供參考。

筆者:BC 電池金屬化的部分跟其他技術有什么區別?

沈文忠:具體沒有區別,都可以用絲網印刷和銅電鍍,更多是在絲網印刷精度上,對稱上有一些要求,目前絲網印刷設備都能達到要求,所以金屬化就是方式問題,跟傳統方式沒有太大區別。

10、HJT投資熱情再次燃起

筆者:HJT今年產能多少?以后和TOPCon對比下來會如何?

沈文忠:雖然TOPCon理論極限比HJT高,但理論極限是理想情況,實際從結構上講,HJT效率比TOPCon更高,這兩年TOPCon的快速發展影響了HJT的進步,但TOPCon擴產過多,再去擴經濟性如何?資本市場接受度,以及紅利點是不是過了?

所以今年下半年,大家對HJT擴產又興趣濃厚。

TOPCon不良率約5%,N型硅片可以在HJT用,硅片降本中HJT都是半片,所以在硅片相對TOPCon可以彌補。

此外,2026 年 1 月 1 號以后,歐盟要開始收碳關稅,HJT在低碳足跡上有3-5分的優勢,HJT比TOPCon單瓦成本就差1毛錢左右,碳足跡就能拉開三五分,所以HJT投資熱情又燃起了。

去年HJT全球量約2-3GW,今年預計10GW,這點和BC差不多。

筆者:集中式做BC有優勢嗎?BC雙面優勢會提升?

沈文忠:BC電池當然可以用在大型電站中,雙面率上也會不斷提升。(任何光伏電池都不可能全做雙面,需要滿足不同應用場景的需求)

11、鈣鈦礦量產之路還很長,且要借助HJT才能發揮優勢

筆者:鈣鈦礦生命使用周期是否大大增強?技術瓶頸突破進展到哪了?

沈文忠:不再贅述鈣鈦礦的優點了,說下難點,鈣鈦礦產業化難點一個是穩定性,穩定性包括兩方面,一方面靠外在,比如水、氧等的一些影響,這個可以通過可靠的封裝解決。

內在的離子遷移問題,只有靠內部的鈍化方案解決問題,到目前為止尚未形成統一解決方法,每個初創企業都有自己思路,但是我認為,不論企業還是科研單位都在研發,穩定性問題應該可以解決。

另一方面是競爭力問題。晶硅之間競爭如此激烈,鈣鈦礦也有競爭問題,鈣鈦礦雖然理論極限效率比晶硅高,但真正要達到這個極限效率并不像晶硅非常逼近極限效率。

鈣鈦礦與極限效率差距很大,比如我們現在知道鈣鈦礦極限效率是33%,現在能做的最好水平是26.1%,有7個點的差距。晶硅極限效率是29.4%,現在最好水平是26.8%,差距較小。

鈣鈦礦做到30%以上的效率很難,因為首先,鈣鈦礦是平面結構,不像晶硅是絨面結構,平面結構對光的利用率較低。

其次,鈣鈦礦的極限效率是很小面積下測算的,鈣鈦礦基本都是在0.1平方厘米以下,所以放大了以后會有很多問題,導致產業化難點很大。

所以與晶硅同面積的鈣鈦礦組件,我覺得20%都很難做到,況且20%的組件效率對鈣鈦礦還都蠻有挑戰,而晶硅現在是24%以上的效率。

所以我比較呼吁鈣鈦礦和晶硅做融合技術,HJT要靠鈣鈦礦才有發展空間,相比TOPCon,鈣鈦礦一定要借助HTJ才能把鈣鈦礦真正優勢發揮出來,兩者互相成就。單純鈣鈦礦我覺得蠻難的。

筆者:TOPCon、HJT、BC這種產線回本周期多久?

沈文忠:估算下,國內基本一條產線3年左右。一般傳統行業折舊10年,后來光伏提前到8年,現在一般是5年,甚至有一些是3年折舊。

形勢好的時候,TOPCon我認為2-3年就能回本,現在隨著紅利降低可能要3-5年。

 
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