2018年N型太陽(yáng)能電池產(chǎn)能超5GW

　　短短幾年間，隨著太陽(yáng)能行業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模從50GW增長(zhǎng)至100GW，各家公司對(duì)差異化生產(chǎn)的需求日益增加，尤其是正在進(jìn)入這一市場(chǎng)的公司或重新進(jìn)行戰(zhàn)略定位的公司。

　　為了開發(fā)新產(chǎn)能，提供效率更高或成本更低的產(chǎn)品一直是獲取資金的理想方式，在這一方面太陽(yáng)能行業(yè)付出了諸多努力。

　　可悲的是，過(guò)去進(jìn)行的大多數(shù)嘗試都失敗了，這些嘗試的共同點(diǎn)是設(shè)備供應(yīng)鏈驅(qū)動(dòng)了多晶硅分期交鑰匙項(xiàng)目的開發(fā)。但是新入行者似乎看不到明天，許多風(fēng)險(xiǎn)資本家遭遇了虧損。

　　過(guò)去的2-3年中，伴隨著市場(chǎng)營(yíng)銷的熱潮和多家公司雄心勃勃的聲明，重心已經(jīng)回歸到n型電池。然而，讓我們?nèi)未嬲妗Ｔ谧粉櫿鎸?shí)生產(chǎn)狀況時(shí)，我們一定會(huì)發(fā)現(xiàn)，確定的上升趨勢(shì)會(huì)支持市場(chǎng)熱度和投資水平向前發(fā)展。

　　本文揭示了n型產(chǎn)品在光伏行業(yè)中的發(fā)展歷程，將n型技術(shù)細(xì)分成三個(gè)子類：背接觸、異質(zhì)結(jié)及所有的其他產(chǎn)品。

　　基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來(lái)源于PV-Tech內(nèi)部研究團(tuán)隊(duì)整理的分析報(bào)告，可以從《光伏生產(chǎn)和技術(shù)季刊》中獲取該基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　對(duì)于n型組件的可用性，相關(guān)組件的性能、質(zhì)量、可靠性以及對(duì)公用事業(yè)太陽(yáng)能項(xiàng)目公司/技術(shù)的嚴(yán)格評(píng)估來(lái)說(shuō)，這些內(nèi)容的意義構(gòu)成了PV ModuleTech 2018大會(huì)的一部分。 PV ModuleTech 2018大會(huì)將于2018年10月23-24日在馬來(lái)西亞檳城召開。

　　為什么是n型?

　　對(duì)于太陽(yáng)能組件的使用者來(lái)說(shuō)，談?wù)撋贁?shù)載體壽命或表面復(fù)合速度，或者說(shuō)聽起來(lái)更像是物理而不是投資回報(bào)率一類的問題基本上是找錯(cuò)了話題。

　　當(dāng)然，理解物理很重要，假如你正在推動(dòng)先進(jìn)電池加工技術(shù)的發(fā)展，那更是如此。但對(duì)開發(fā)商和EPC公司來(lái)說(shuō)，以下是更適合它們的有關(guān)n型的結(jié)論。

　　從內(nèi)在屬性上來(lái)說(shuō)，n型太陽(yáng)能電池基質(zhì)的性能更佳。電池效率遠(yuǎn)高于近年行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(P型多晶)。因此，組件功率(標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件下，大小相似的組件)增益多達(dá)幾十瓦。顯然，這會(huì)帶來(lái)與空間相關(guān)的優(yōu)勢(shì)，可以根據(jù)降低的系統(tǒng)資本性支出/Bos成本改善平準(zhǔn)化度電成本的計(jì)算結(jié)果。

　　此外，與所有p型產(chǎn)品(單晶和多晶)相比，n型高溫性能極為優(yōu)越。與First Solar的薄膜組件一樣，n型功率系數(shù)取決于溫度。尤其是，考慮到公用事業(yè)太陽(yáng)能電站(實(shí)際上，幾乎所有處于直射陽(yáng)光下的太陽(yáng)能組件)通常都在溫度高于標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件的工況下運(yùn)行，有一種觀點(diǎn)認(rèn)為，對(duì)所有太陽(yáng)能組件的比較都應(yīng)在70度的條件下完成。

　　鑒于制造質(zhì)量、測(cè)試和可重復(fù)性，n型基質(zhì)也不易發(fā)生各種降解，這直接意味著可靠性和壽期性能(投資回報(bào)率)。

　　上述問題并非新鮮事。然而有趣的是，過(guò)去數(shù)年間，許多n型新入場(chǎng)者都在嘗試解釋清楚這些問題，同時(shí)致力于增加新生產(chǎn)線，了解可以令生產(chǎn)線達(dá)到目標(biāo)效率、產(chǎn)量和分配目標(biāo)的做法。

　　截至目前，阻礙太陽(yáng)能行業(yè)選擇n型做為主流產(chǎn)品的唯一問題是產(chǎn)能水平(年度需求占比趨向約5%)和制造成本(包括硅片可用性)。因此，這就解釋了為什么太陽(yáng)能行業(yè)的每一個(gè)人都需要密切關(guān)注n型公司、投資和擴(kuò)張計(jì)劃的原因，很多人持有的長(zhǎng)期觀點(diǎn)是，n型市場(chǎng)份額的增長(zhǎng)僅會(huì)在一段時(shí)間內(nèi)逐年增加，對(duì)這一問題的解釋也是這一長(zhǎng)期觀點(diǎn)的背后依據(jù)。

　　n型為什么不能和p型一樣，從規(guī)模經(jīng)濟(jì)中獲益?

　　在p型單晶電池(PERC電池)背面增加鈍化層，降低生產(chǎn)成本令組件售價(jià)達(dá)到35美分/W同時(shí)保持較低的(正)毛利潤(rùn)率，通過(guò)采取這些措施，光伏行業(yè)自豪的將p型多晶太陽(yáng)能電池從3柵線推向了5柵線。

　　雖然存在上述及其它較少公開的種種問題，但是p型社群仍在5年時(shí)間內(nèi)一致將p型電池效率從15-18%提高到了18-21%，對(duì)開發(fā)方和EPC公司來(lái)說(shuō)，這一階段也是業(yè)內(nèi)產(chǎn)出最高、獲得幫助最多的一個(gè)階段。

　　關(guān)于這一點(diǎn)，應(yīng)該指出的是，在大規(guī)模生產(chǎn)中，p型可以取得的最佳性能估值(主要從研究團(tuán)體或早期使用者處獲得)已經(jīng)被遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了。實(shí)際上，在2018年3月份召開的PV CellTech 2018大會(huì)上，多GW級(jí)領(lǐng)軍p型電池制造商們紛紛展示了未來(lái)數(shù)年可令p型單晶電池平均效率達(dá)到22-23%的路線圖。

　　在PV CellTech大會(huì)上，筆者問了新南威爾士大學(xué)的Martin Green教授一個(gè)問題，就當(dāng)前100GW規(guī)模光伏產(chǎn)業(yè)的電池性能水平來(lái)看，最讓他感到吃驚的是什么。其中一個(gè)回答是，沒人想到是從大規(guī)模生產(chǎn)中學(xué)到的知識(shí)推動(dòng)了性能增益。

　　因此，一個(gè)明顯的問題是：如果要升級(jí)到10GW或100GW，n型生產(chǎn)會(huì)出現(xiàn)怎樣的發(fā)展?目前，n型(特別是IBC和HJT)性能水平處于行業(yè)領(lǐng)先地位，但與今天任何一家生產(chǎn)商的最高GW級(jí)產(chǎn)能相比，還有多少潛力可供挖掘?當(dāng)然，如果IBC/HJT(或兩種混合)達(dá)到了這種產(chǎn)能水平，那么人們默認(rèn)太陽(yáng)能行業(yè)能夠解決當(dāng)下的供應(yīng)和成本挑戰(zhàn)。

　　所以，或許人們無(wú)須過(guò)多關(guān)注p型單晶PERC(30GW+產(chǎn)能水平，成本結(jié)構(gòu)與p型多晶高度混合)和n型電池之間的遞減函數(shù)，因?yàn)檫@種比較不是在同一個(gè)水準(zhǔn)上進(jìn)行的。人們應(yīng)該問的問題是：如果每一種電池都有5-10家大型生產(chǎn)廠生產(chǎn)，產(chǎn)能達(dá)到數(shù)十GW，那么該如何比較這些電池概念?

　　與此同時(shí)，現(xiàn)在讓我們回到當(dāng)下業(yè)內(nèi)的N型增長(zhǎng)。

　　五年間，年產(chǎn)能從2GW增至5GW

　　直至數(shù)年前，光伏行業(yè)僅有幾家公司主要采取三種“不同”辦法生產(chǎn)n型太陽(yáng)能組件：背接觸太陽(yáng)能電池(或叉指背接觸，IBC)，正面接觸摻雜/本征a-Si(鈍化)薄層(異質(zhì)結(jié))電池和更類似于常規(guī)p型太陽(yáng)能電池加工工藝、但可以進(jìn)行背面鈍化/擴(kuò)散的n型電池。

　　SunPower作為IBC電池的倡導(dǎo)者而聞名，它對(duì)市場(chǎng)上所有的n型(以及其他所有的)產(chǎn)品的性能水平進(jìn)行了比較。IBC電池今天仍保持著市場(chǎng)領(lǐng)導(dǎo)地位。

　　松下公司繼承了三洋公司在日本和馬來(lái)西亞的異質(zhì)結(jié)設(shè)備，有一段時(shí)間松下是唯一一家提供這種技術(shù)的公司。其他公司現(xiàn)在也進(jìn)入了n型太陽(yáng)能電池生產(chǎn)領(lǐng)域，筆者將在下文中進(jìn)行討論。

　　與IBC相比，異質(zhì)結(jié)(或HJT)的性能水平稍遜一籌，但功率高于其他n型。當(dāng)然，HJT的長(zhǎng)處也可以與背接觸相結(jié)合，但目前僅限于研發(fā)，無(wú)法用于大規(guī)模生產(chǎn)。

　　過(guò)去，“其他n型”類別的電池也進(jìn)行了一些試點(diǎn)生產(chǎn)活動(dòng)。大約10年前，通過(guò)與歐洲研究所ECN簽署的技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議(英利 ‘熊貓’系列產(chǎn)品)，英利綠色能源擴(kuò)大了數(shù)條生產(chǎn)線，這是真正意義上開始這一類電池的大規(guī)模生產(chǎn)。然而，在過(guò)去幾年中，這一技術(shù)類別遭遇了最激烈的競(jìng)爭(zhēng)，尤其是LG電子在韓國(guó)的成功以及數(shù)家新的中國(guó)公司的成功。

　　新資本投資的最終結(jié)果是，(有意義的)n型電池生產(chǎn)商的數(shù)量增至約20家，還有很多其他公司以研發(fā)形式參與，或與研究機(jī)構(gòu)合作開發(fā)項(xiàng)目。因此，全球n型電池產(chǎn)量已經(jīng)從2013年的2GW增長(zhǎng)至今年的逾5GW。如下圖所示。

　　LG電子成為2017年n型產(chǎn)品兆瓦級(jí)領(lǐng)軍生產(chǎn)商

　　2017年，LG電子低調(diào)躋身光伏行業(yè)領(lǐng)軍位置，n型產(chǎn)能高于其他所有公司。很大程度上，這是由于過(guò)去數(shù)年公司積極在韓國(guó)擴(kuò)張產(chǎn)能，同時(shí)還因?yàn)槭艿?01案之前美國(guó)市場(chǎng)的刺激。

　　仔細(xì)觀察LG電子n型電池的具體工藝流程，可以發(fā)現(xiàn)做為一個(gè)整體來(lái)看時(shí)n型領(lǐng)域的一些其他發(fā)展趨勢(shì)，而這些發(fā)展趨勢(shì)與主流p型電池生產(chǎn)并不相容。

　　目前, 除了幾家中國(guó)新入場(chǎng)者外, 所有的n 型生產(chǎn)商都存在某種形式的差別, 從SunPower (擁有生產(chǎn)線完全內(nèi)部知識(shí)產(chǎn)權(quán)) 到 LG 電子 (多主柵和離子注入) 到其他可能將雙面作為標(biāo)準(zhǔn)或 (像 SunPower) 已經(jīng)解決了如何使用低于120微米厚度硅片問題的公司。這也是首個(gè)使用薄硅片和銅(而不是銀)集電的領(lǐng)域。

　　n型為歐洲/西方設(shè)備供應(yīng)商帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)

　　過(guò)去數(shù)年，n型產(chǎn)品的成功發(fā)展可直接追溯到設(shè)備供應(yīng)商的參與，多家歐洲領(lǐng)軍公司的工藝知識(shí)都超過(guò)了它們服務(wù)的客戶群如梅耶博格、INDEOtec、SCHMID、Von Ardenne、 Singulus和Tempress/Amtech公司。日本的經(jīng)營(yíng)之道——如日本三洋公司傳統(tǒng)做法的影響已經(jīng)超出了ULVAC和住友重工等公司的范圍，以各種形式存在于亞洲的附屬或特許合作公司中。很明顯，此前出售過(guò)a:Si涂層PCV/PECVD設(shè)備(ULVAC, Applied Materials, Jusung)的公司也會(huì)產(chǎn)生影響。

　　當(dāng)下，亞洲和歐洲正在運(yùn)行的許多n型新生產(chǎn)線都使用了諸多上述公司的設(shè)備。n型領(lǐng)域(尤其是HJT以及其他所有n-PERT/雙面產(chǎn)品)仍有待根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工藝流程進(jìn)行整合。假如2019年及之后的下一階段n型擴(kuò)產(chǎn)中會(huì)增加多GW級(jí)項(xiàng)目，那么這一領(lǐng)域也是中國(guó)設(shè)備供應(yīng)商們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的。

　　消除硅片可用性疑慮

　　此前，人們認(rèn)為n型生產(chǎn)受到一定限制，尤其是n型生產(chǎn)需要依靠單晶硅錠拉制，而直至最近單晶硅錠拉制才成為相對(duì)意義上的小眾市場(chǎng)。

　　實(shí)際上，如果不是因?yàn)槁』瘓F(tuán)和中環(huán)半導(dǎo)體公司，這一限制仍然會(huì)存在，因?yàn)閚型電池生產(chǎn)所需的5英寸硅片短缺，價(jià)格比協(xié)鑫這一類公司供應(yīng)的常規(guī)硅片要高出15-20%。

　　然而，隨著隆基和中環(huán)半導(dǎo)體將單晶拉制擴(kuò)大成10-20GW的公司業(yè)務(wù)，生產(chǎn)成本也達(dá)到此前亞洲供應(yīng)商們從未達(dá)到過(guò)的水平(指所有單晶硅片而不僅僅是n型電池)，一切都改變了。

　　幾乎一夜之間，單晶硅片成為了一種商品化供應(yīng)的產(chǎn)品。當(dāng)下，人們幾乎可以認(rèn)為n型硅片供應(yīng)是一項(xiàng)正面因素而非絆腳石。當(dāng)前，n型生產(chǎn)商的硅片主要都是按需供應(yīng)的，生產(chǎn)商需要決定使用硼摻雜劑或是磷摻雜劑的拉制機(jī)的數(shù)量。n型電池的硅片供應(yīng)不大可能在短期內(nèi)出現(xiàn)供過(guò)于求，鑒于中國(guó)單晶硅片領(lǐng)軍供應(yīng)商們占據(jù)市場(chǎng)的渴望，我們可以得出的結(jié)論是，即使2019年會(huì)增加額外數(shù)GW 的n型產(chǎn)能，供應(yīng)鏈也可以滿足中國(guó)需求。

　　異質(zhì)結(jié)仍是新入場(chǎng)者們的首選

　　上文中未提及的是，對(duì)大部分進(jìn)入中國(guó)、歐洲和俄羅斯n型市場(chǎng)的新投資方來(lái)說(shuō)，HJT是重心所在。這些公司中有很多都在增加新生產(chǎn)線，不斷攀升的生產(chǎn)數(shù)據(jù)更清楚的讓人們看清了這一領(lǐng)域取得的成功，而在2013-2018年間的窗口期，這一領(lǐng)域的表現(xiàn)卻差強(qiáng)人意。

　　推動(dòng)因素多種多樣。對(duì)許多中國(guó)公司來(lái)說(shuō)，它們現(xiàn)在渴望能夠擁有“松下”品質(zhì)/性能的組件。人們還相信，如果這些公司在大規(guī)模生產(chǎn)中能夠匹配電池效率，它們就能夠解決松下和三洋過(guò)去面臨的阿喀琉斯之踵——生產(chǎn)成本問題。

　　對(duì)其他人來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)向HJT就和需要重新調(diào)整a-Si投資一樣簡(jiǎn)單(例如Hevel Solar、3Sun/Enel)，HJT被視為以c-Si為基礎(chǔ)的自然發(fā)展路線。

　　梅耶博格和INDEOtec這一類重要設(shè)備的供應(yīng)商進(jìn)行了大力研發(fā)，HJT有望發(fā)展成為具有競(jìng)爭(zhēng)性成本結(jié)構(gòu)的多GW級(jí)項(xiàng)目。

　　PV ModuleTech 和PV CellTech仍將關(guān)注n型進(jìn)展

　　過(guò)去數(shù)年，我們?cè)赑V CellTech大會(huì)上關(guān)注的都是n型電池的新產(chǎn)能計(jì)劃，尤其是HJT電池。這為未來(lái)2-3年的大規(guī)模生產(chǎn)提供了有價(jià)值的信息，屆時(shí)下游公司群體可以根據(jù)新組件供應(yīng)商和技術(shù)做出真實(shí)的選擇。

　　上述問題是推動(dòng)舉辦PV CellTech大會(huì)的大部分因素，而PV ModuleTech 從公司實(shí)力、產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性角度關(guān)注對(duì)組件供應(yīng)的影響。今年將于檳城召開的PV ModuleTech 2018大會(huì)(2018年10月23-24日)為全球開發(fā)方和EPC公司提供了準(zhǔn)確獲知2018年n型組件供貨狀況的理想機(jī)會(huì)。

　　對(duì)許多人來(lái)說(shuō), 這只是一個(gè)跟蹤組件技術(shù)發(fā)展的機(jī)會(huì)，這種組件技術(shù)會(huì)影響它們2020年及之后的太陽(yáng)能戰(zhàn)略。而對(duì)其他公司來(lái)說(shuō)，假如所選的組件供應(yīng)商和技術(shù)能夠滿足必須的嚴(yán)格評(píng)估要求及盈利性要求的話，那么大會(huì)會(huì)帶來(lái)直接效益。