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中山异质结电池:光伏电池革命性技术爆发可期

异质结光伏电池(以下称“HIT电池”)热度不断攀升。在双碳背景下,光伏产业高速发展,光伏电池技术也逐渐进入新旧迭代的关键期。随着钝化发射极和背面电池技术(以下称“PERC电池”)接近理论效率极限,N型电池技术料将成为未来发展的主流方向但同时也出现了较为明显的技术分流,一路是以隧穿氧化层钝化接触太阳能电池(下称“TOPcon”)为代表的延续性技术,另一路则是HIT为代表的技术。

HIT电池是啥?技术成熟度如何?

HIT电池全称晶体硅异质结太阳电池,是采用HIT结构的硅太阳能电池,该技术是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势;属于N型电池中的一种。从性能表现来看,HIT电池综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具备高转换效率、低光衰、低温制程、高弱光响应、稳定性高、衰减率低等特性;在降本方面,HIT可以兼容薄硅片和使用银包铜,降本优势明显。

HIT电池

HIT升级空间大。晶硅电池的效率极限在30%左右,无论PERC还是HIT都达不到这个效率水平,PERC潜力预计在23%,HIT预计在26%,因此PERC和HIT都是光伏产业技术进步历程中的过渡形态。

HIT +钙钛矿叠层市场可期

就近几十年的技术探索结果而言,未来10年行业比较认可的技术方向是HIT+钙钛矿做叠层电池(Tandem)。HIT到叠层只需要增加3道设备,4层膜,成本增加约0.2元/瓦。HIT可以升级到叠层,HIT产线和下一代叠层产线可以完全兼容,大幅度降低了HIT产线被颠覆的风险。

晶硅电池技术进步路线图

HIT对红外和蓝光区量子响应较低

叠层研发效率

HIT到Tandem增加4层膜

市场:高端到低端,分布式到电站

HIT电池存在溢价。HIT具备高效率、低衰减、低温度系数、高双面率的优势。

HIT电价存在溢价

高效率:高效率可以摊低组件BOM成本和电站BOS成本,不同地区存在较大差别,国内1%效率优势对应约8分/瓦的溢价,在欧美日等高BOS地区,高效率带来的溢价会更高。

低衰减:按8%折现率计算,低衰减溢价=0.37*利用小时/1000*不含税电价*(1-所得税率)。

低温度系数:溢价=10.67*(组件温度-25)*发电小时/1000*温度系数差*不含税电价 *(1-所得税率),在中东等热带地区,温度和发电小时都很高,特别适合HIT。

高双面率:等效功率多10W,溢价1-2分,双面得到客户认可,但定价还有待规范。

高端到低端,分布式到电站。HIT的特性决定了其市场将由高端逐步渗透到低端,从分布式渗透到电站。光伏电池由于是ToB的产品,无法对客户进行差异化定价,因此市场渗透过程中,HIT电池的价格会逐步降低。

HIT市场呈金字塔结构

硅片:P型转N型,HIT+大硅片

硅片进入N型时代。N型硅片少子是空穴,寿命比P型高两个数量级,且对金属杂质不敏感,衰减低,因此更适合用来制作HIT电池。

硅片

硅片尺寸分歧较大,大硅片主要是新产线在兼容。从半导体产业发展经验来看,硅片尺寸做大有利于降低成本。

硅片标准分歧较大

HIT是板式工艺,更容易兼容大硅片。HIT生产工艺仅4步,清洗制绒机和丝网印刷机尺寸调节较为容易。PECVD和PVD都是板式设备,其加工能力取决于载板面积,硅片尺寸变大之后,可以通过做大载板面积或者减少硅片放置数量来解决,因此HIT工艺比较容易兼容大硅片。PERC电池有部分管式生产设备,硅片尺寸超过炉管直径后只能更换设备。

PERC产线无法改造为HIT,新建HIT产线必然会考虑兼容大硅片。其实不管是新建PERC还是HIT抑或TOPCon产线,电池厂都会考虑对大硅片的兼容。但当前PERC技术完全扩散,壁垒较低,格局较散,盈利较弱,靠PERC推广大硅片大概率会比较缓慢。如果HIT技术成熟,新建HIT产线必然会直接过渡到大硅片,这会加快大硅片的推广。从目前产业调研情况来看,HIT设备厂普遍已经兼容M6硅片,或者直接就是按照M6硅片在设计,个别设备厂已经在往M12升级。

作为新一代高效光伏电池中的佼佼者,异质结HIT电池具备转换效率高、提效空间大、发电能力强、工艺流程短等多重优势,目前正受到产业资本的高度关注,当异质结电池性价比优势逐步显现之后有望实现对主流路线的替代。

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