電池片環節的特殊性:開啟光伏行業的技術革命
光伏電池片是一個大面積且不加偏壓的PN結器件,以高效率的方式將太陽電磁輻射的能量轉化為電能,是光伏產業鏈的核心環節。
近期,知名業內人士在調研中表示,目前除了電池,其他環節大的技術進步基本不會存在了,電池片環節的發展基本代表光伏前沿技術,也是當下光伏行業里不確定性最強的一個環節,很有可能帶來顛覆性的技術革命。
可以預見,下一次光伏行業格局的變化一定是電池片引起的,就如2020年多晶硅產品、2021年小尺寸單晶產品市場份額快速下滑,光伏市場對舊產品的容忍度極低,電池革命會引起配套產品的供需環境發生巨變,幫助投資者捕捉到相關企業高速成長的紅利。
目前離巨變到來還有很長的時間,N型電池片尚處在萌芽期。近期愛康科技和中國電建貴州公司大額意向合同的簽訂,異質結電池概念異常火熱,但新電池約在2023年才能形成較大規模的產能,對PERC電池的替代很難一蹴而就,短期內經濟性受限。
從2021年中報披露的數據來看,異質結電池產品的毛利率是-7%,上游設備廠營收增長的爆發也尚未兌現。市場對新世代的路線之爭還保持觀望的態度。
IBC電池的特有優勢:美觀、高效率、可擴展
異質結和TOPCon針鋒相對,但同時期的技術路線并非只有兩條,IBC陣營的力量也不容小覷。
N型IBC太陽能電池,全稱全背電極接觸晶硅光伏電池,是一種以N型單晶硅作為襯底,并形成具有背結背接觸特點的新型結構太陽能電池。目前IBC電池是商品化晶硅電池中工藝最復雜、結構設計難度最大的電池,標志著電池片賽道研發制造的最高水平。
面朝太陽的電池片正面呈全黑色,沒有多數PERC電池表面的金屬線,美觀的外形是IBC電池的一大優勢,例如在BIPV的應用場景中會很好的匹配需求側對于建筑外形的訴求,從而享受高額溢價。
IBC太陽能電池由于其背結背接觸式結構,在較大程度上不受電極限制,在生產技術和效率提升方面均具有改進空間,在目前可量產的N型電池片路線中,IBC電池的轉化效率是最高的,意味著最大的降本潛力。
同時IBC電池也包含了一種啟發式的技術路線,為了進一步提高單晶硅太陽電池轉化效率、利用IBC電池高短路電流與異質結電池高開路電壓的優勢,日本的研發人員將IBC與HJT技術相結合,形成新的HBC太陽電池。IBC與非晶硅鈍化技術的結合是未來IBC電池效率提升的方向,可拓展性形成了IBC的一大優勢。
新電池賽道:未成熟是全行業的特征,IBC在同一起跑線
TOPCon電池轉化效率上限高,可以基于現有產線改造,但局限性在于背面收光差,量產難度高,良率較低。異質結電池的局限性在于設備貴,投資成本高,銀漿、靶材成本高。現在新電池片的頭部企業對自身投建的中試線尚不滿意。
今年預計有20GW的異質結新增產能,IBC產能從2022年開始釋放,從當前N型電池片的產業化規模來看,IBC還是顯著少于TOPCon和HJT。由于異質結廠商提供的整線設備“交鑰匙”模式,導致異質結電池產線投資的技術門檻就大幅降低,吸引了很多資本進入這個賽道。
IBC電池的投資除了相當的資金門檻,電池片技術上的要求阻擋了很多新玩家,這體現在業內尤為注重IBC技術的保密性以及相關專利的保護。異質結的擴產或許是渴求彎道超車的資本的躁動,IBC電池的投資則是資歷更深的玩家在布局更前沿的技術,展望更遠的光伏市場。
2011年,國內天合光能加入了該項技術的研發之中。依托國家863項目建成中試生產線,采用最新開發的工藝,15次打破IBC電池的世界紀錄。2021年6月2日,中國國家電投黃河水電公司透露,中國首條量產規模IBC電池及組件生產平均效率突破24%,單片電池功率提高約10%,組件功率從390瓦提升到425瓦,標志著高效光伏電池和組件領域達到國內最高水平,躋身國際先進行列。
目前中環股份與Maxeon、SunPower、道達爾交叉持股的合作,也是為IBC的推廣提前做儲備,構建核心專利的護城河。同時愛旭股份也在投建新世代ABC電池(基于IBC/HBC技術),以超25%的量產效率提前布局,借由新技術打開高端電池片市場。
市場認為IBC技術路徑未成熟。誠然,IBC電池工藝復雜,降本壓力大,但整個電池片環節都面臨同樣的問題,異質結和TOPCon的經濟性還未體現,IBC電池同樣也在這一階段,即處在成功量產到成本優化的這個過程中。光伏的歷史告訴我們,一項技術的成功推行可以保證長達數年的競爭優勢,甚至可以給企業注入持續到行業末期的生命力。
IBC的投建進度落后于異質結、TOPCon一兩年,就像210大尺寸硅片,不妨以行業迭代的視角來看,這種落后可以忽略不計。IBC本質上和異質結、TOPCon在同一起跑線上,也是有力的競爭者,但我認為市場給的關注似乎偏少,對異質結、TOPCon和IBC的預期似乎存在一定的證實偏差。
N型電池片新世代的展望:警惕過度樂觀,聚焦核心競爭力
N型新世代電池的產線信息披露較少,明面上解釋為企業的競爭性行為,但過度保守本身也意味著企業可能對自己跑出來的中試線數據并不滿意,這點在調研中得到印證,現在N型新電池的各條路線中,并沒有出現具有確定性優勢的選擇。
曾經的光伏行業信奉舊不如新、后發優勢,現在這個信條已經打破,企業愿意承受虧損提前布局,因為Know-How是光伏技術的答案,標準化生產的時代已經成為過往,當下和設備廠商共同定制方案的能力成為了企業的核心競爭力。實驗室數據和產線數據始終有差距,異質結的核心技術確實在實驗室中取得突破,但轉化為產線上的供應能力仍需漫長的工業積淀,這正是各企業不計回報搶跑的原因。
進一步提升量產電池片效率主要從兩方面開展工作:一方面在現有生產線基礎上進行技術性改造,包括柵線電極金屬化技術等,是針對現有電池片產品本身進行的改進。另一方面,是在現有產品以外的領域進行技術突破,包括產業化核心設備以及關鍵輔助材料的研發、產業鏈配套等。其實這對于三條路線都是共同的,尤其是產業鏈配套。
目前電池片環節還沒有一條路線徹底走通,從大尺寸單晶硅的產業鏈配套來估,在N型產品的經濟性被證實之后,仍需要一到兩年的時滯才能完成配套,形成成熟市場至少到2024年。因此投資者仍有充分的時間進行觀察。
N型電池片行業迭代的速度超乎想象,之前IBC創造的實驗室效率記錄已經被新的鈣鈦礦材料的疊層電池所超越。有業內人士分析稱,電池環節的技術革新并非是空中樓閣,而是順應技術的發展路線去迭代,當下的PERC、TOPCon、HJT、IBC技術都會成為日后技術的基石。
電池片產品的生命力或會凋零,但積蓄的技術底蘊會成為企業無可替代的核心競爭力。在不可預知的技術浪潮里,投資者關注熱點題材的同時,要提防過度樂觀的情緒色彩,理性看待,應聚焦于企業穿越一次次光伏革命而沉淀下的判斷力和行動力。