TOPCon产能和异质结资本支出定义2023-2025年光伏电池趋势

  • 2022年09月06日
  • 作者: Finlay Colville
    Finlay Colville

    Finlay Colville

    太阳能情报分析部门总监,Solar Intelligence, Solar Media

    Finlay Colville博士于2015年6月加入Solar Media(太阳能传媒),担任太阳能情报分析部门总监。Finlay Colville博士自2005年起活跃于太阳能产业,经常在全球主要太阳能会展和高水平产业聚会中发表演讲,并定期为太阳能杂志和在线新闻撰写评论文章。 此前,Finlay Colville博士曾在Solarbuzz公司担任太阳能事务部门副总监,带领Solarbuzz团队专注于太阳能市场研究和策略项目咨询。而在开始其在Solarbuzz的工作之前,Colville博士已有十余年相关业务和全球营销经验。他曾在美国Coherent Inc. 的太阳能事业部担任营销总监,负责市场商情分析和太阳能产品策略。 Finlay Colville博士拥有苏格兰格拉斯哥大学物理学学士学位和圣安德鲁斯大学非线性光子学博士学位。

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  • 翻译: Selina Shi

    Selina Shi

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TOPCon技术仍有望取代单晶PERC,成为下一种主流光伏技术。

TOPCon技术仍有望取代单晶PERC,成为下一种主流光伏技术。

2022年,光伏行业将经历一个转型期,这会影响到上下游领域的所有主要参与方。这些变化的核心是光伏技术相关的发展,以及2-3年后的组件供应前景。

本文阐释了2022年的新建TOPCon电池生产线产能以及异质结(HJT)工厂资本支出是如何支持工厂电池(p型)向质量更高的高性能n型产品转变。

TOPCon和HJT是两种具有部分竞争性的架构,对于这两种架构的理解以及两者在2023年-2025年的发展趋势的理解至关重要。最终,这会重新定义主流光伏(组件)技术产品在2024年-2027年这三年间的面貌。

接下来,笔者还将讨论即将于2022年10月11-13日举行的PV CellTech Extra在线会议:会议安排如何解释新的n型电池技术在大规模生产层面取得的进展;以及目前正在产生最大影响的、由新研究驱动的工艺流程。

2022年异质结在中国的投资模式

2022年,新的HJT生产线的资本支出水平创下记录。这几乎都来自试图在高度竞争的环境中开辟小众技术市场的新中国公司(或基本上没有经验的光伏制造商)。

在过去的几年里,中国国内发布的公告(谅解备忘录、意向、愿景)非常多。当然,许多是投机性的,不会开花结果,但也有许多是真实的,这为HJT赋予了一定程度的优先权。但是,从当前的全球产能和组件供货情况而言,这种优先权可能并不值得。

HJT的发展情况肯定不像20年前那样显而易见。当时,这一行业主要生产效率为百分之十几的p型多晶电池,两家公司(SunPower和三样)的IBC和异质结生产线达到了GW规模,之后转向性能更高的n型平台也非常重要,而行业没有追随这些公司的原因是技术知识以及生产成本壁垒。

谈及HJT在这第一次技术浪潮中的发展,三洋被松下收购,慢慢地,三洋作为电池生产商的活动被逐步取消并最终终止。

HJT也走上了同样的发展道路的说法是错误的。当查看其他主流选择,特别是更成熟的TOPCon(以前的n-PERT)时,已经没有明显差距了。关于这一点,请查看下文的TOPCon部分。

实际上,即使TOPCon今天没有在市场上取得如此显著的进展,HJT仍有理由成为继p型单晶PERC之后下一步技术的候选。但是,在过去12个月里,TOPCon所发生的一切使HJT面临着成果展示的巨大压力:不仅要从生产的角度,而且要从盈利的角度。到目前为止,还没有人证明HJT电池/组件制造会产生利润。

因此,HJT仍然是一项有待验证的技术。2023年,我们肯定会清楚HJT能否在未来五年与TOPCon一起大批量生产,或与a-Si、CIGS以及可能的IBC(如果Maxeon决定终止亚洲产能并完全过渡到p型主流PERC产品)一道,成为历史。

对于HJT的支持者来说,2023年的情况要从几个方面来看。到目前为止,最多的活动(投资、新玩家)出现在中国。中国公司(其中许多是太阳能领域的新手)购买中国的生产设备。但是可以说,权力的平衡目前牢牢掌握在设备供应商手中。

从当下中国HJT支持者的数量来看,到目前为止,最先进的是华晟。这是一家光伏制造业新手公司,它与欧洲和中国的设备供应商都有密切联系,并成功的在中国境外(东欧)获得了大型地面光伏合同。

华晟(在HJT领域)和中来股份(在TOPCon领域)有明显的相似之处,两者都以差异化技术寻求海外业务(也是作为中国的先行者)。华晟或是HJT在中国的试验田:在提升产能、发运优质电池/组件和赚取利润方面的成功以交叉授粉的方式迅速传播到国内HJT生态系统。在幕后,这似乎是TOPCon在中国得以启动的方式(在多GW水平层面)。

关于上文提到的中国HJT设备-供应商关系,笔者做一个简单的附带说明:由设备供应商推向市场的技术(以及工具制造商的技术知识产权/专业知识)在光伏行业往往以失败告终。电池制造商最终需要拥有知识并掌握自己的命运。例如Applied Materials, Oerlikon, ULVAC公司等等。

在中国之外,现在有三家可信的HJT公司——Hevel、REC Group和Meyer Burger。多年来, 每家公司都在倡导这项技术,但2023年,每家公司都需要展示批量产能(GW+)和盈利的证据。现在,让我们从HJT增值角度来看看这些公司。

Hevel(作为母公司对上下游光伏活动投资的一部分)可能是当今西方世界最成功的HJT电池生产商。在很大程度上,受益于其从a-Si到HJT的过渡,为了使技术变革发挥作用,Hevel几乎不得不单枪匹马的投资于研发。在接下来的18个月里,向从铸锭到组件的一体化GW规模HJT工厂(EnCORE PV)的转变会成为现实。至2023年年底,该工厂会助力提升公司在光伏行业的竞争力(和盈利能力),然后成为2025年及之后公司HJT增长的决定指标。值得关注的是,Hevel/EnCORE有成为HJT电池或组件供应商的能力,而这是上述其他非中国HJT公司所不具备的。

作为电池/组件制造商(而不是设备供应商)的Meyer Burger仍处于重生的早期阶段。与Hevel公司类似,当谈及HJT时,不存在技术知识方面的担忧。Meyer Burger长期以来一直在制造HJT设备。一直以来,专注于提供交钥匙电池生产线几乎是进入大规模生产模式的完美踏脚石。大多数悬而未决的问题涉及到公司的长期运营健康状况和销售HJT组件盈利的能力。Meyer Burger没有其他收入来源可依赖。销售HJT组件赚取利润是成功的唯一途径。然而,Meyer Burger HJT组件的一个关键优势是可拥有100%的非中国供应链(多晶硅、硅锭/硅片、电池/组件)。现在,这对美国市场来说很重要,其他地区(和全球企业买家)将很快结盟以实现完全可追溯的制造。

REC Group目前正在经历另一个过渡阶段,这并非20年来的第一次。该公司向HJT的转变尚未完全实现。最初,REC Group是一家p型多晶冠军公司。数年前,由于中国太阳能市场的主导地位,公司也被拖入了单晶领域,之后,又力争向行业提供n-PERT/TOPCON产品。

REC Group后又宣布与Meyer Burger(当时在销售HJT交钥匙生产线)达成了一些协议,但没有取得成功。最后,REC Group去中国购买了一条交钥匙生产线,重新推动HJT发展。在此期间,REC Group从由中国人所有变为由印度人所有。2023年,为了向外界展示HJT是长期计划的核心,HJT产能必须成为唯一指标。此前,公司在大力推动PERT/TOPCON,如果市场看似会转向TOPCon,那么REC Group应可轻松实现这一改变。

因此,无论是在中国国内还是在全球,多种不同的、与HJT相关的措施都在推进当中。至2023年年底,哪些公司已在n型过渡期立足将会更加清晰。

但最终,TOPCon的发展速度可能比任何HJT倡导者可以跟上的速度都要快。因此,让我们现在来谈谈TOPCon。

TOPCon仍有望取代单晶PERC,成为下一种主流光伏技术

首先应该指出的是,TOPCon只是目前流行的缩写,用于归类使用n型基质以及更传统的正面/背面沉积工艺的太阳能电池,这些工艺到目前为止一直是光伏制造业的主流。

就标准p型电池工艺流程的顺利 "升级"而言, n型基质并不新鲜。当时,英利绿能(当时为全球头部组件供应商)与ECN和Tempress(当时是Amtech Systems的一部分)"合作",推出了名为PANDA的技术,成为首个主要商业驱动力量。PANDA技术是以钝化发射极、背面全扩散结构为基础。

多年来,其他多家电池制造商都试图将n型电池引入市场,其中最大的投资是LG Electronics为打造一个太阳能组件品牌提供的资金。n-PERT结构的工艺流程变化带来了一个新缩写: TOPCon。

最终,早期努力都以失败告终,但业内进行了大量的研发和试点学习。最重要的是,p型单晶成为一种高度成熟的电池类型,从p型单晶PERC向n型TOPCon的过渡成为显而易见的一步(而且风险极低)。

这正是晶科能源和晶澳太阳能入场之时。在过去18个月中,笔者在PV-Tech和其他各种会议中都进行过广泛探讨。做为当前光伏行业技术的定义者,几乎可以肯定的是,这两家公司在p型单晶 PERC之后决定做的事情为所有其他公司树立了基准。

长话短说,晶科能源和晶澳太阳能采用了TOPCon;作为未来3-5年的首选技术,2021/2022年,这些公司对TOPCon(铸锭-组件)进行了大量投资。无论科学依据或竞争技术的前景如何,如果晶科能源和晶澳太阳能选择了TOPCon,那么可以说下一个主流技术的转变就已经确定了。

这里唯一要弄清的一个问题实际上是通威和爱旭接下来要做什么。这两家公司为全球大多数其他组件供应商提供产品。这两家公司都没有推动技术变革:它们是以中国为中心的、低成本太阳能电池的推动者,这些低成本电池使组件供应商更具竞争力。笔者极为期待通威和爱旭在2023年也由TOPCon推动。如果这样,那么(五年后)下一个主流光伏技术的问题也许就成为定局。HJT对GW水平的电池/组件生产商而言可能仍会发挥作用,主要是因为到那时,行业的年产能水平将远超300GW。

但是这里存在着很多的条件和猜想。就目前而言,这是笔者认为的、这一行业最可能的技术路线图。晶科能源、晶澳太阳能、通威和爱旭都是值得关注的对象。

此外,如果2022年的产能可以作为参考,那么TOPCon就会成为赢家。如果2023-2024年的组件供应(基于全球签约交付量)是一个信号,那么TOPCon也会成为唯一的游戏。现在,让我们来看一下2023年和2024年全球批量出货安排(合同),唯一获得支持的n型技术是TOPCon(确实也有已完成的HJT“合同”,但风险很高,而且不是来自当前的全球大型组件供应商)。

因此,至少在目前,人们打赌TOPCon不会成为PERC之后的下一个主流缩略词。但技术不是一成不变的,也远非标准化的。在这方面,使用朗朗上口的术语无可厚非,但也掩饰了制造流程中的实质性问题。当行业开始超越单结电池时(除了太空中的一些太阳能电池),这可能会成为更热门的话题。单结电池使太阳能在2022年成为一种有价值的能源。今天为将PERC推向PERC+,或将HJT推向GW水平生产阶段所做的一切,只是为了在本十年晚些时候,当行业转向串联或混合概念,也就是电池技术发生真正转变时有所帮助。

在光伏行业,技术的进步从未如此令人印象深刻,而这正是中国公司必须接受所有赞誉的地方。20年前,光伏行业有一批西方(欧洲、日本、美国)设备供应商,它们教会亚洲第一波生产商如何制造入门级太阳能电池。在过去的10年里,中国制造业向世界展示了如何以闪电般的速度向先进的电池概念发展。组件买家可能讨厌产品数据表每隔几个月就会发生变化,但这些买家从所提供的改进产品中获得了巨大的利益。如果TOPCon成为主流,或者2025年TOPCon和HJT在全球实现共存,那么中国的创新将是背后的关键因素。

PV CellTech Extra介绍--全球在线技术网络研讨会盛宴!

于2015年启动的PV CellTech大会已成为光伏技术制造领域的年度盛会,大会特别关注太阳能电池的大规模生产问题,市场领导者的技术路线图以及确认当下推出的先进概念将成为2-3年后的主流选择。

回顾PV CellTech七年来的发展,笔者仍然无法相信行业是多么支持这种类型的会议。几年前,就行业缺乏一个高质量制造会议的事宜,笔者与PV-Tech同事Mark Osborne曾讨论过无数次,这个会议可以让首席技术官上台解释技术。基于我们在相邻技术领域的工作,我们制定了一个概念。

自2015年以来,光伏行业内技术的加速发展令人难以置信:笔者曾被金融分析师问到钙钛矿何时会成为主流;也被机构投资者问及LID和LeTID之间的区别。而五年前,同样的听众告诉我,光伏组件是一种商品化产品,唯一重要的是在未来获得更便宜的同类产品。

疫情之后,我们将这一年度旗舰大会从马来西亚移至德国(2022年3月)。然而,目前全球对太阳能电池技术的兴趣日益浓厚,不同的听众都希望了解今天的试验线何时能用于2024年之后的大型地面光伏组件供应。因此,我们计划举行名为PV CellTech Extra的现场大会年度在线版。三天的网络研讨会将汇集电池市场的领导者、设备供应商和技术转让研究实验室。

PV CellTech Extra将于2022年10月11-13日举行,可点击此处获取报名参会详情。

第一天的重点是制造中的TOPCon,以及这项技术在2-3年后会如何发展。第二天专门讨论异质结。第三天专门讨论PERC+以及混合/串联/钙钛矿技术。

总的来说,一系列的演讲应让大家充分了解近期和中期市场上的组件发展预期,希望在那个周末结束时,我们对与TOPCon和HJT有关的所有问题的理解都会更进一步。

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(责任编辑:Selina Shi)

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