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星火动态
隆基26.81%效率数据后,关于HJT行业进展的思考

观点总结:

1、为何2022年TOPCon产业进展较快? 主要系(1)TOPCon是在PERC路线上的延伸,产业链配套更加成熟。 TOPCon与之前的PERC是在一条主赛道上,TOPCon是在PERC工序的基础上,增加了隧穿氧化层和多晶硅层制备环节,只需对原有扩散炉和PECVD进行改造,或者购置LPCVD,即可完成产线升级,且相关人才储备充分;而HJT是革命性技术从0到1,前期推广及上下游配套肯定要比TOPCon难。在行业变革初期阶段,迈为以及华晟等电池片新玩家的推动力不如晶科等一线厂强,整个HJT行业的进步需要硅片端&电池片端&组件端的共同努力。 (2)电池片先进产能不足,电池片厂扩产动力强。 由于2021年硅料价格上涨,电池片厂盈利能力承压,2021年扩产动力相对不足(2021年PERC扩产71GW,TOPCon扩产17GW,HJT扩产8GW,合计扩产96GW,较2020年的160GW下滑40%),叠加2022年海外需求爆发+大尺寸硅片产能释放,三重因素导致2022年大尺寸PERC电池片产能及N型电池片产能严重不足,因此TOPCon电池片厂商盈利能力于2022年大幅修复,扩产动力充足。核心设备方面,捷佳伟创PECVD、拉普拉斯的LPCVD还有微导纳米的AEP设备2022年实现技术突破,并获得批量量产订单。

2、我们预计电池片头部大厂将于2023年开启HJT技术路线的GW级扩产。 11月19日,隆基绿能自主研发的硅异质结电池转换效率达到26.81%,隆基对该记录的定义是——是通过可量产设备、可量产技术和全硅片大面积创造的。因此我们判断,随着HJT降本增效进展持续推进,2023年将成为越来越多存量电池片厂商关注的晶硅电池的解决方案,且各家头部主流电池片厂将于2023年开启HJT的GW级扩产。

3、2022年HJT降本增效进展符合预期, 预计2022年底基本实现166电池片和PERC单W制造成本打平,2023年初实现210电池片和PERC单W制造成本打平: 目前华晟的非硅成本为0.33元/W,预计2022年年底可以降到0.28元/W,在同等条件下,PERC技术的166电池为0.16元/W,即在非硅端两者相差0.28-0.16=0.12元/W。叠加HJT的薄片化优势,2022年底基本实现166电池片和PERC单W制造成本打平,2023年初实现210电池片和PERC单W制造成本打平。 (1)银浆方面, HJT银耗现在主流玩家基本都做到了18mg/w,其中主栅8mg,副栅10mg,0BB后银耗目标下降至12mg/w,银浆耗量节约三分之一,0BB设备预计2022年年底可完成可靠性测试,2023Q1去客户端中试。 (2)硅片减薄方面, 华晟作为HJT电池片龙头企业在2022年6月自建1.8GW的210尺寸的120μm半棒半片切片产能;2022年11月开始,华晟开始与高测开展切片代工业务合作,我们预计2022年底,华晟将充分享受薄片化降本加速,而切片代工模式也有望在HJT电池片厂客户中加速渗透。 (3)去铟化方面 ,AZO靶材助力HJT降本,铟储量充足不会制约行业发展。迈为股份通过单面AZO对双面ITO的替代,将对应的靶材成本从0.325W/片(即0.0478元/W)降低到0.1426/片(即为 0.021元/W),HJT 靶材降本幅度达到50%以上。 (4) 规模化降本, 规模效应下生产成本不断降低,非硅BOM成本中浆料、化学品、网板、靶材成本均显著下降。根据华晟实证数据显示,2022年1月与7月非硅BOM成本对比来看,银浆单耗由0.25元/W降低至0.13元/W,降低49%;化学品由0.03元/W降低至0.009元/W,降低72%;网板由0.02元/W降低至0.005元/W,降低76%;靶材由0.05元/W降低至0.04元/W,降低25%。

4、HJT扩产及迈为市占率超预期: 2022年HJT扩产情况超预期,年初预计全年新增扩产20-30GW,迈为股份市占率70%;实际上迈为2022全年订单有望达28GW,市占率进一步提升至85%以上,超过此前预期的70%市占率。我们预计迈为2022年HJT设备+丝印设备+半导体/OLED设备新签订单合计超140亿,位列光伏设备行业增速最快。

5、拉长时间周期看,HJT符合是正面效率最高,成本最低,双面率最高的电池。 2024-2025年的HJT能力展望(基于66版型):量产效率超过26%;210组件功率超过740W;电池片双面使用银包铜,银占比低至30%;硅片厚度约为100μm;TCO透明导电膜中的铟与非铟叠层技术路线的比例:铟的叠层小于15%,非铟占85-90%。在这种条件下,HJT电池片的单W成本要比PERC便宜一毛钱甚至更多。最终HJT的天花板会高于TOPCon,在单W成本上会有至少7-8分钱的优势,这样的差异足以实现产业颠覆并吸引大厂扩产。

一、增效(双面微晶、光转膜提高HJT组件输出功率、电镀铜增效)

1、双面微晶实验室已获成功,预计2022年12月效率达25.9%,2023年初导入量产

针对华晟72片166电池片的组件版型,基于相同的组件封装结构,单面微晶电池片平均效率档位比非晶高0.9%,双面微晶电池片平均效率档位比单面微晶高0.2%。2022年4月效率达到25.2%;2022年8月底效率达到最佳批次平均25.4%,最高25.6%。9-10月份研发线已经完成了大概0.3pct的提效,11、12月华晟将再次送检,估计可以做到25.9%。双面微晶量产机型基本定型,第一家交付是迈为供货金刚光伏的酒泉的项目,预计2022年11月发货;华晟双面微晶预计会在2023年3-4月导入量产。我们预计2023年上半年HJT量产转换效率将达25.5%,通过工艺改善,2023年下半年市场上会出现26%的量产线。

2、光转膜提高组件功率1.5%,对应组件输出功率7-10W的提升,超产业预期

异质结电池组件随着紫外光暴晒衰减最大,主要系HJT电池为多层结构,其中一层使用非晶或微晶硅,表面因Si-H基团更容易受到紫外线破坏,导致组件效率衰减。以往采用截止性胶膜过滤紫外线,但是实际紫外线是有用能量,截止型胶膜使得初始功率衰减。赛伍创新性地采用UV光转膜方案可将380nm以下紫外光转换成蓝光(可见光),转换效率≥95%,充分利用光照资源,每块组件增益1.5%左右。同时胶膜中光转剂的衰减速度更慢,暴晒情况下,光转剂衰减75%后,仍有90%+的转光效率,赛伍转光膜能够实现>50年以上的高可靠性。2022年11月11日,赛伍与安徽华晟签订10GW订单。

目前光转膜良率波动较大(40-70%),未来有很大的提升空间,预计提升至70-80%。原材料方面,转光助剂的原材料完全进口,且国内没有替代的材料供应商,因此价格可能会随日本供应商产能限制而波动。

3、电镀铜可降本增效,预计2024年实现量产

与市场理解有差异的是,不用银作为接触导电金属,电镀铜可提高电池片光电转换效率。

目前的细栅线宽42μm,攻克铜电镀的技术难点后,比如把线宽做到20μm,大概有0.5pct的提效。线宽做到10μm,还能有0.4-0.5pct的提效,也就是26.3-26.4pct。电镀铜两个核心工艺为图形化和电镀, (1)图形化环节光刻or激光需要验证。迈为股份、苏大维格布局类光刻技术,芯綦微装、天准科技布局激光直写工艺,帝尔激光布局激光开槽技术; (2)电镀环节环保问题和产能问题需要克服。东威科技、太阳井(未上市)、启威星(未上市)等布局电镀环节。 但电镀铜工艺复杂,产线投资额较高(电镀铜设备单GW 1亿元以上,而丝网印刷机3000-4000万/GW),同时还需要解决电镀铜污染环境的问题,我们判断未来电镀铜or银包铜胜出需观察银包铜量产和降本的速度。

4、异质结的组件功率有望持续提高:我们预计66片210的HJT组件输出功率可实现715W,较TOPCon高30W

以72片166电池片的组件版型为例,目前PERC的组件功率约为560-565W,TOPCon为570-575W,而HJT为585W。未来在叠加光转膜&双面微晶&钢网印刷的情况下,HJT组件功率可达600W。在转光膜产能有限情况下,现在主要应用于166电池片,如果2023年光转膜用在210电池片上的话,组件功率能超700W;再加上双面微晶的话预计可突破715W。

二、降本:耗材端降本进展符合预期,预计2022年底实现166电池片和PERC单W制造成本打平,2023年初实现210电池片和PERC单W制造成本打平

1、硅片降本——是HJT特有的&正在快速进步的降本项

HJT更适合薄片化: 不同电池片技术路线可兼容的薄片化程度不同,主要系薄片化到临界点,电池片的光电转换效率会明显下滑,PERC电池片的临界点为160μm,TOPCon电池片临界点为130μm,HJT临界点为100μm,因此HJT天然更适合薄片。2021年HJT硅片减薄速度较慢,主要系上游硅片厂集中精力囤积资源紧张的硅料,由于下游HJT出货量较小,硅片厂技术降本减薄硅片的动力不足;2022年开始,薄片化进展最快的中环开始推出130μm的210硅片,但130μm相较150μm减薄了14%,售价仅降低了4%,因此电池片厂并没有充分享受到硅片薄片化带来的降本。在此背景下,华晟作为HJT电池片龙头企业在2022年6月自建1.8GW 210半棒半片切片产能;2022年11月开始,华晟开始与高测开展切片代工业务合作,我们预计2022年底,华晟将充分享受薄片化降本加速,而切片代工也有望在HJT电池片厂客户中加速渗透。目前高测在厚度为120μm的HJT电池片上已实现规模量产,同时还有具备中试条件的80μm HJT样片。在专业切片代工厂的加持下,我们预计2023年HJT行业的N型硅片有望减薄到100μm。


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HJT硅棒利用率&良率更高: 半棒半片工艺可为HJT带来4%的良率提升,且可使HJT的硅棒利用率比TOPCon高6%,此外TOPCon黑芯片问题放大了HJT硅棒利用率优势,最终HJT可以比TOPCon高出近10%的硅棒利用率。 如果使用相同的硅棒,切同样的厚度,HJT的硅片收益比Topcon高出几分钱一瓦,主要原因如下:

(1)HJT的硅棒利用率比Topcon高出6%,良率高4%。 HJT的半棒半片切片方案可以带来:

①设备产能损失不到10%;

②硅损不到0.7%;

③电池端的效率可提升0.03-0.05%;

④降低0.3%的电池端碎片率;

⑤在130μm薄片的情况下良率提高近4%。

【其中:降低的0.3%电池端碎片率可以抵消0.4%的硅损,剩下的0.3%硅损还可以被电池端的效率增益部分抵消(即③+④可以基本抵消掉②);剩下10%的切片机产能损失微乎其微(即①可忽略不计),最后算下来可以带来近4%的良率提升(即最后只剩下⑤)。】

HJT除了可以利用半棒半片工艺带来4%良率上的收益之外,其优势还在于:

⑥HJT本身比TOPCon高3%的硅棒利用率;

⑦HJT对硅片的容忍度比TOPCon要高很多,可用TOPCon的头尾料进行生产,此优势又可以使HJT提升3%的硅棒利用率。

因此,相较于TOPCon,HJT不仅良率提高了近4%,而且硅棒利用率还比TOPCon高6%(即⑥+⑦)。

此外,TOPCon中边皮的效率损失至少有0.15-0.2%,而HJT只有0.05%,因此HJT还可以利用边皮,能够降低N型复投料的比例。 如果未来可以为HJT专门做硅片的话,HJT在硅片端比TOPCon每W可以少几分钱的成本。现在没有HJT专用硅片的原因有两点,一是硅片行业还比较守旧,二是市场上HJT量少。

(2)TOPCon黑芯片问题放大了HJT硅棒利用率优势: 目前TOPCon存在黑芯片的问题,黑芯片是指硅片氧含量高且在高温下氧占位了硅,造成了电池片或组件在EL检测时中心发黑的现象。现行业对TOPCon的黑芯片有容忍度,但在HJT和PERC中是不允许这种不良的,这种不良在目前的TOPCon中占比4-5%。

⑧随着未来TOPCon对良率的要求变高,黑芯片会使得TOPCon比HJT硅棒利用率低3%。

再加上之前的6%,最终HJT可以比TOPCon高出近10%的硅棒利用率(即⑥+⑦+⑧)。

2、银浆降本——银包铜&0BB推向银浆用量在当前基础上再降低40%+

银包铜: 银包铜技术更加适合HJT,主要系HJT是低温工艺,TOPCon为高温工艺,在高温下,银会从表面脱离,使得铜颗粒暴露在空气中,因为高温迅速氧化为氧化铜,氧化铜电阻比银高得多,容易造成电池片部分区域失效。2022年年底华晟166的电池片背面副栅部分将全部切换到使用银包铜技术,且转换效率不会受到影响。 预计2023年一季度导入双面银包铜, 公司正在做双面导入的优化,双面银包铜能够降低金属化成本5-6分钱/W(单面银包铜可降低2-3分钱/W)。

0BB: HJT银耗现在主流玩家基本都做到了18mg/w,主栅8mg,副栅10mg,0BB后银耗目标下降至12mg/w,银浆耗量节约三分之一。0BB只是在电池片头上稍微有点主栅,因为焊接需要类似鱼叉样子的东西,中间就没有了主栅。SMBB166 组件的银耗量为130mg,很多能做到125mg。0BB主栅银耗为0,副栅100mg,如果用钢网的话85mg,钢网现在也进入了中试阶段。0BB设备预计2022年年底可完成可靠性测试,2023Q1去客户端中试。

HJT量产银耗量降低分为几个阶段:

(1)M2 5BB电池,效率22.5%,单片耗量350mg,9BB电池,效率23%,单片耗量250mg;

(2)M6 9BB电池,2020年效率23.5%,单片耗量220mg,2021年效率24%,单片耗量180mg;

(3)M6 12BB电池,2022年3月效率24.5%,单片耗量<150mg,每w耗量22.3mg;

(4)2022Q3,SMBB+钢网+专用浆料,单片耗量降低至120mg,每w耗量17.6mg;

(5)2022年H2,背面副栅使用银包铜浆料,单片银耗降至100mg,每w耗量14.6mg;

(6)2023年全面应用银包铜浆料结合0BB技术,单片耗量降低至70mg,每w耗量10mg;

(7)2024年+,电镀铜技术应用,全面取代含银浆料,每w降低为0mg。

3、铟降本——铟不会制约行业发展

(1)AZO靶材帮助行业靶材环节降本50%。 在HJT电池的第三个环节PVD环节,是用溅射工艺来生产双面完全一样的TCO透明导电膜,需要用的靶材ITO成分为氧化铟和氧化锡的合成物,目前主流技术是97%氧化铟3%氧化锡和90%氧化铟10%氧化锡,区别是2方面:1)铟贵锡便宜,9010可以降低铟使用量;2)但973比9010的电池转换效率略高。

综合看,过去一片电池片需要的靶材是130mg,现在通过设备PVD的工艺改进和靶材回收,做到了降低到90mg。过去ITO用量130mg/片(166尺寸),按照ITO靶材价格2500元/kg估算,对应靶材成本为0.325元/片(130mg/片*2500元/kg),即0.0478元/W(按照166电池片对应功率为6.8W/片相互转换)

而现在迈为的新工艺是正面还是传统的ITO,用量为45mg,背面改成新型的AZO(AZO是铝掺杂的氧化锌(ZnO)透明导电玻璃的简称),用量也是45mg,那么通过背面工艺的改善,用AZO替代ITO,那么总ITO靶材使用量直接减少了50%,即只有正面的45mg/片。

正面: 45mgITO靶材的成本为0.1125元/片(对应0.0165元/W)【每公斤ITO为2500元,其中包括了纯铟(33.6mg)是0.0504元/片即对应0.0074元/W】。

背面: 45mgAZO靶材的成本为对应0.045元/片(对应0.0066元/w)【每公斤AZO为1000元】。

合计靶材总成本(45mgITO+45mgAZO)约0.1426元/片即为0.021元/W。靶材成本由 0.0478元/W降低到了0.021元/W,降低了50%+。0.021元/W的靶材总成本在2022年底的电池片总成本0.9X元/W中的比重将非常小。

(2)铟的储量充足,铟不会制约HJT行业发展。 0.021元/W的靶材总成本中,纯铟为0.0074元/w,考虑现在ITO靶材主流技术路线是9010氧化铟vs氧化锡,真实的铟使用量是只有33.6mg/片(对应4.94mg/W)左右(因为纯铟占了氧化铟的83%,算法为45mg*90%*83%=33.6mg/片)。且33.6mg每片电池片的铟使用量对应1GW需要5吨铟对应750万元(4月最新铟价为150万元/吨)。根据靶材企业壹纳光电调研数据估算,按照当前全球铟储量为35.6万吨,可以在年电池片产能300GW的背景下使用接近400年;或在年电池片产能500GW的背景下使用接近150年。

由此得出结论,全球铟的储量充足,不会成为制约HJT电池技术发展的掣肘。

4、规模化降本——最容易被忽视&不断被认知

规模效应下生产成本不断降低,非硅BOM成本中浆料、化学品、网板、靶材成本均显著下降。根据华晟实证数据显示,2022年1月与7月非硅BOM成本对比来看,银浆单耗由0.25元/W降低至0.13元/W,降低49%;化学品由0.03元/W降低至0.009元/W,降低72%;网板由0.02元/W降低至0.005元/W,降低76%;靶材由0.05元/W降低至0.04元/W,降低25%。


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根据华晟实证数据,2022年1-7月非硅BOM成本持续下降,1月非硅BOM成本为0.38元/W,7月非硅BOM成本已下降至0.22元/W。


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