回顧光伏產業的發展歷史,這十幾年來中國光伏先后經歷追趕、并跑、超越等過程,實現華麗轉身。當前,我國光伏產業無論是市場規模、技術水平,還是生產制造和產業鏈完善程度均處于全球第一。雖然我國光伏行業取得了驕人的成績,但是在某些材料領域我們曾或多或少的受到國外制約,下面就讓我們一起來看一下光伏行業容易被“卡脖子”的環節吧。
高純石英砂
石英坩堝是由高純石英砂通過模具定型,使用電弧法高溫制作而成,具有耐高溫、使用時間長、高純度等特點,主要是用于半導體與太陽能拉制單晶硅棒的輔助性耗材。
在單晶硅生產中,石英坩堝是一次性使用的熔硅和晶體生長的關鍵材料,對單晶硅的生產成本和產品產量質量都有直接的影響。
我國用于單晶硅生產的石英坩堝通常采用雙層或三層結構,石英砂的純度會直接影響硅棒拉晶質量。
石英砂純度越低,在高溫熔制過程中越容易產生黑點氣泡。用作內層砂時,長時間處于高溫環境下會使石英坩堝內壁所含氣泡受熱釋放,從而影響到單晶硅片生產的穩定性和成功率。
因此內層砂對石英砂的純度要求更高,價格也更高,然而受礦源和技術的影響,我國石英坩堝用內層砂等高純石英高端產品仍需要從美國、挪威等進口。
作為石英坩堝的主要原材料,高純石英砂的短缺將直接導致石英坩堝的產量受限,進而影響單晶硅的拉晶數量。
隨著光伏裝機量的不斷增長,石英坩堝需求量與日俱增,在供需矛盾下,高純石英砂需求缺口有望進一步擴大,或將成為光伏行業新的“卡脖子”環節。
光伏膠膜:POE
光伏膠膜作為光伏組件的部分材料之一,主要作用是將光伏電池片、光伏玻璃和背板粘結在一起,在保證組件透光性能前提下可隔絕外界水汽,延長光伏組件壽命,保護電池片,并將其封裝成可以輸出直流電的光伏組件。
光伏膠膜主要分為EVA膠膜、POE膠膜、EPE膠膜等。其中POE膠膜具有阻水性能和電絕緣性能優異、透光率高、耐老化性能好等特點。N型電池普遍需要抗電勢誘導衰減更強的膠膜,POE尤為適用。
市場上光伏級別POE膠膜主要是乙烯-1-辛烯或乙烯-1-丁烯無規共聚物,多用于太陽能單玻、雙玻組件的封裝,雙玻組件無邊框結構使POE的應用更有技術優勢。
當前,N型電池對抗電勢誘導衰減性能具有更高要求,對膠膜的技術升級提出了新要求。
POE膠膜或共擠型POE膠膜以相對優異的抗電勢誘導衰減性能,有望率先為TOPcon組件配套,用量也會不斷增長。鈣鈦礦電池對水蒸氣尤為敏感,也必須使用POE作為封裝材料。
國外公司對生產POE粒子所需催化劑進行了專利保護,并封鎖了原料高碳烯烴的生產工藝技術,限制技術轉讓。
目前,我國POE樹脂完全依賴進口,陶氏化學約占42%左右的市場份額,其他主要生產商包括埃克森·美孚、北歐化工、三井化學、韓國LG集團、SK集團和沙特基礎工業公司等。
國內萬華化學、中石化、鼎際得、榮盛石化、衛星化學等企業紛紛布局POE,但目前大部分處于中試裝置或更早期的階段。
跟蹤支架
光伏電站的發電量取決于接受的太陽光輻射量,即取決于光伏組件與太陽光的角度。
光伏支架作為光伏支撐結構主要起到固定和支撐光伏組件的作用,用來保持光伏組件與太陽光的入射角度,確保光伏組件能夠更多地接收到太陽的輻射,目前國內常見的光伏支架有固定式支架、單軸跟蹤式支架、雙軸跟蹤式支架三種。
目前,固定支架在中國占據主流地位,海外市場則是跟蹤支架滲透率較高。
近年來,隨著跟蹤支架可靠性提升,造價成本降低,以及光伏平價上網趨勢倒逼電站投資者更重視發電效率等因素,新興光伏市場,特別是亞太、中東、澳大利亞及非洲,跟蹤支架的需求快速提升。
但是從跟蹤支架全球市場整體格局來看,跟蹤支架市場集中度高,目前主要以國外廠商主導。
據相關數據,以美國為代表的成熟市場,跟蹤支架的滲透率較高,接近80%;而國內市場方面,跟蹤支架僅處于發展萌芽期,目前市場滲透率不足20%。
縱觀全球跟蹤支架市場格局,歐美企業占據主動,中國企業處于追趕者角色,市場份額不高,但增長潛力明顯更優于歐美企業。
具體而言,全球前十大跟蹤支架企業中,中國企業僅有中信博與天合光能兩家,市場份額分別約為8%和4%。但是隨著國內跟蹤支架逐漸被下游客戶認可接受,近年來我國跟蹤支架龍頭企業從控制到驅動系統已經形成了完整的供應鏈渠道。
經營模式上,國內支架企業采用研發設計+生產制造的一體化模式,更具品控和成本優勢。在技術方面,我國跟蹤支架龍頭企業技術上的差距正不斷與歐美頂尖企業縮小。
低溫銀漿
光伏銀漿是電池片電極的核心材料,占電池片非硅成本比例約33%,其性能直接影響電池的轉換效率。按技術路線及工藝流程分類,光伏銀漿可分為高溫銀漿及低溫銀漿。
目前P型電池及N型TOPCon電池主要使用高溫銀漿,而HJT電池則由于非晶硅薄膜含氫量較高等特有屬性,要求生產環節溫度不得超過250℃,因此,HJT電池的發展與低溫銀漿的技術、生產成本等因素息息相關。
目前,高溫銀漿基本實現國產化,低溫銀漿國產化不足。
當前各電池技術路線中除HJT電池使用低溫銀漿外,其他電池路線均使用高溫銀漿。高溫銀漿作為光伏銀漿市場主體,早期杜邦、賀利氏、三星SDI等海外巨頭公司憑借技術和資金實力,率先搶占了全球高溫銀漿市場的絕大多數份額,但近年來已出現了明顯的國產替代趨勢。
在國產企業替代浪潮中,帝科股份、蘇州固锝、聚和材料率先“突圍”。目前銀漿的國產化率處于上升過程中,已經打破了境外廠商壟斷的局面。
另一方面,由于當前HJT電池滲透率較低,低溫銀漿市場規模較小,而原材料又受日本廠商限制。
低溫銀漿需要同時滿足印刷和固化工藝要求,需要額外的固化劑作為原料,并且混合工序的工藝控制比高溫銀漿更加嚴苛。
全球范圍內低溫銀漿主要供給方為日本京都電子,我國主要廠商為蘇州固锝,低溫銀漿國產率較低,國產化尚處萌芽階段。
EVA光伏料
EVA廣泛應用于光伏膠膜、發泡鞋材、電線電纜、熱熔膠、涂覆料、農膜等領域。
其中,發泡鞋材、熱熔膠及農用膜是EVA的傳統應用領域,隨著新能源產業在我國的快速發展,自2021年后,光伏膠膜已成為我國EVA消費量最大的應用領域。
由于光伏級EVA生產壁壘高、擴產周期長、轉產限制多,能夠生產光伏級EVA的企業屈指可數。截至2021年底,只有斯爾邦石化、聯泓新科、寧波臺塑三家企業能穩定生產光伏級EVA樹脂,合計產能約為30萬噸/年。
相比之下,同期國內光伏級EVA消費量達到80萬噸,進口依賴度超過60%。
2022年,作為光伏膠膜核心原料,光伏級乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA粒子一度因供應不足而“漲至天際”,成為影響光伏產業發展的瓶頸。
也正是在此背景下,國內掀起了EVA項目建設熱潮,如今伴隨國內產能的提升,EVA市場供應相對充裕。
結語
中國光伏產品在國際市場上具有較強的競爭力和影響力,但也面臨著一些困難和壓力,因此中國光伏產業必須抓緊核心技術和產業鏈、供應鏈的“命門”,不斷克服短板,真正實現可持續發展。