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风起于青萍之末,光伏成于技术变革之间
日期:2021-02-20   [复制链接]
责任编辑:yutianyang_tsj 打印收藏评论(0)[订阅到邮箱]
光伏已进入平价时代,未来 LCOE 有望持续下降。根据 IRENA 数据,全球光 伏LCOE由2010年的0.378$/kWh快速下降至2020年的0.048$/kWh,降幅高达87%, 是近十年内所有可再生能源类型中降本速度最快的能源,2021 年后在国内大部分 地区可实现光伏发电与煤电基准价同价,目前全球范围内的平价上网正在逐渐实现, 预计未来全球光伏 LCOE 有望持续下降。

单晶+PERC 电池组合推动光伏行业走向平价时代

回顾过去近十年 PERC 的发展历程。2012-2014 年 PERC 处于商业化探索阶段, 以试验产能为主,产能放量较少;核心设备供应主要为海外厂商,产线投资成本较 高。2015-2017年PERC平均转换效率由量产初期的 20.4%提升至2017 年的 21.3%, 电池非硅成本逐渐降低,电池盈利能力改善;国产设备势力渐起,但核心设备供应 仍以海外为主。2018-2020 年 PERC 产销迎来全面爆发,根据 PV Infolink 数据, 2018~2020 年 PERC 电池片产能由 65GW 提升至 205GW,预计 2025 年 PERC 产能 将达到 339GW;核心设备供应已完成国产化替代。

单晶+PERC 推动光伏走向平价时代,短期仍为性价比最高的技术路线。单晶产品具有晶格缺陷更低,材料纯度更高,电学性能和机械性能更加优异等特点,在通 过提升转换效率来降低光伏发电成本的过程中,具有明显优势。根据 Solarzoom 数 据,100MW 光伏发电项目中,单晶 PERC 度电成本为 41 美元/KWh,低于 TOPCon 的 42 美元/KWh 与异质结的 43 美元/KWh。目前单晶 PERC 仍是性价比最高的电 池技术,考虑性价比和产业链配套成熟度,预计未来一段时间将继续保持主流地位。

TOPCon 和 HJT 进入孕育期,期待新的技术红利启动


高效技术创新将取代硬件成本下降,成为未来降本核心。目前,电池片环节单 纯靠硬件成本下降的降本,边际难度越来越高。随着 PERC 转换效率逐渐接近天花 板,电池片厂商开始相继布局具有更高效率,更低衰退率,更高发电量的 N 型太 阳能电池技术,例如隧穿氧化钝化接触电池(TOPCon),异质结电池(HIT)和背 接触电池(IBC)等。与此同时,设备厂商正在布局新技术加速完成国产替代。

TOPCon 技术量产效率已达到 24.5%。隧穿氧化层钝化接触(Tunnel Oxide Passivated Contact),在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层, 二者共同形成了钝化接触结构。TOPCon 代表企业中来股份 12 月 9 日宣布,泰州 中来生产的 TOPCon 电池量产转换效率已达到 24.5%。根据 PV Infolink 数据,全球 TOPCon 电池片产能由 2018 年的 3GW 提升至 2020 年的 7GW,未来随着新产能爬 坡,运营效率提升带来成本下降,新技术将进一步释放增量空间。

异质结 HJT 技术:HJT 电池具有本征非晶层的异质结

(Heterojunction withIntrinsic Thin-Layer),是一种利用晶体硅基板和非晶体薄膜制成的混合型太阳能电 池。其以 N 型单晶硅片为衬底,在硅片正面依次沉积本征非晶硅薄膜,N 型非晶 硅薄膜,背面依次沉积本征非晶硅薄膜、P 型非晶硅薄膜,掺杂非晶硅薄膜两侧分 别沉积透明导电氧化物薄膜(TCO),在 TCO 两侧顶层形成金属电机。

预计 2023 年 HJT 电池片成本接近 PERC 为 0.8 元/W。电池片的降本重心主要在硅片和银浆,降本途径包括(1)设备:放大单机产能+设备国产化,预计 2025 年设备成本降至 4 亿元/GW;(2)银浆:通过无主栅技术,预计 2025 年单片耗银 量仅 100mg,同时可选用价格较低的片状银粉替代球状银粉;(3)靶材:RPD 靶 材单耗可以做到 117mg,目前市场小、成本贵,未来可通过规模效应降本;PVD 可以通过设备大型化和靶材结构优化降本,预计 2025 年靶材单耗 122mg。

HJT 电池技术转换效率更高,商业化探索不断推进。新技术商业化探索中, HJT 具备效率高和降本潜力大优点,得到国内外各大电池片企业以及新进入者的高 度重视。根据 CPIA 统计,2019 年规模化生产的异质结电池(HJT)平均转换效率 达 23%,高于主流 PERC 技术路线电池,并且未来五年转换效率有望持续提升至 25.5%以上。12 月 16 日,爱康科技第一片异质结电池试样生产正式下线,该电池 片为 G1 叠加 MBB 技术,功率为 6.20W,电池效率达 24.59%。

HJT 电池目前的成套设备价格在 4.5 亿元/GW 左右。在 HJT 电池的四大生产步骤中,第二道步骤的设备(PECVD)最为关键,成本占比也最高(约 50%左右)。 目前,可以实现 250MW 以上规模化高转换效率稳定量产的 PECVD 设备生产商包 括:梅耶博格(已不对外提供)、应用材料、迈为股份,而钧石、理想万里晖、捷 佳伟创、金辰等企业也均在该产品上有很深的产品布局。

微创新持续推进

多主栅(MBB):多主栅提升了电池的光学利用(减少电池正面遮光并提升 IAM 性能)同时降低了组件封装的电学损耗、提高了组件功率。多主栅圆形焊带可减少 遮光面积,将光有效反射到电池上,提高组件短路电流,焊带区域光学利用率由 5%以下提高到 40%以上。多主栅技术兼容强,可叠加多晶、单晶、PERC、黑硅、 HJT、双面、单玻、双玻等主流技术。

从理论上说,主栅数量越多,电流的收集能力越强,主栅可以做的更细。但考 虑到具体的设备工艺实现,以目前主流的焊带直径 350μm,12 栅在全片电池上可 取得较优的功率提升效果;如果基于半片电池,由于半片技术已一定程度上起到了 降低内部损耗的作用,9 主栅的提效效果优于 12 栅,因此在半片上 9 栅成为了行 业的主流选择。

钙钛矿电池转换效率创新高。钙钛矿型太阳能电池

(perovskite solar cells),是 利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代太 阳能电池,也称作新概念太阳能电池。根据 PV-Tech 报道,2020 年 12 月 24 日美 国国家可再生能源实验室(NREL)认证 Oxford Photovoltaics 钙钛矿太阳能转换效率 达到 29.52%,打破了其 18 个月前创下的 27.3%的纪录,还打破了砷化镓太阳能电 池 29.2%的转换纪录。

透明背板开始应用。目前,全球很多大型地面电站都已大规模采用 Tedlar® PVF 透明背板的双面组件,包括澳洲、欧洲、南美、东南亚以及中国青海的特高压项目 等。晶科能源 2020 年 9 月已向越南 Trung Nam 集团提供了 611MW Tiger 双面透明 背板组件。截至 2020 年底,Tedlar® PVF 透明背板全球出货量已超过 2GW,是透 明背板领导者。

透明背板具备以下优点:

(1)减重效果卓越:采用透明背板的双面组件减重可达 15%~30%,能将双面 组件重量控制在 30kg 左右,确保安装的便捷和高效。
(2)透明背板组件抗冰雹性能更好,双玻组件抗风压、雪载荷性能更好。
(3)抗紫外性能良好:透明背板在紫外波段的透过率小于 1%,能够很好的阻 隔紫外线,从而能够保护电池和封装材料。
(4)耐盐碱:透明背板不惧盐碱,在大棚、盐碱地、农光互补项目中,透明 背板组件风险更低。
(5)易清洁:透明 PVF 膜为 F 基团,具有极高的电负性,其吸附的表面脏污 易于通过雨水冲刷和简单清洗除去,能降低在后期运维过程中背面清理等费用。

寻找结构亮点是2020年投资主线

2021 年起包括中国在内的全球光伏市场基本进入平价上网时代,在“碳中和” 的愿景下,清洁能源大势所趋,全球光伏装机中枢有望上移,综合考虑光伏各环节 竞争格局、增长空间以及上下游产业链匹配能力,建议把握五条主线:

1)明年供应偏紧的硅料环节:硅料龙头通威股份;
2)具备长期竞争优势的企业:胶膜绝对龙头福斯特;
3)一体化制造龙头:隆基股份、晶澳科技;
4)受益于行业结构性变化、国产替代叠加海外高毛利市场切入,储能逆变器 出货提升等多重增长因素,业绩有望持续高增长的逆变器环节:锦浪科技、固德威。
5)受益于技术创新的公司:中来股份、爱旭股份。
电站资源重估

传统观点认为:光伏电站属于重资产行业,融资压力大;尤其是户用光伏运营 商属于 To C 端,客户较为分散,整体融资能力一般,回款周期较长。

我们认为:随着国家源、网、荷、储一体化进程的推进,未来有望放开分布式 光伏电量交易,采取隔墙售电或者净电量上网的办法,以实现投资者、电网以及用 户的三赢;此外国家拟发行 1500 亿债券,解决补贴新能源拖欠问题,电站资源有 望重估。具体可以参考我们 2020 年 9 月发布的《美股 Ten bagger 系列二:分布式 光伏运营商 Sunrun 和 Vivint Solar》。

原标题:风起于青萍之末,光伏成于技术变革之间
 
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来源:全球光伏
 
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