光伏電池的技術(shù)路徑之爭

1941年，第一塊單晶硅太陽能電池誕生;1950年代，貝爾實驗室推出第一塊可商業(yè)化的6%轉(zhuǎn)化效率的光伏電池。至今，光伏電池的發(fā)展史已經(jīng)超過80年，近日，中國光伏企業(yè)再次在歷史上留下了濃墨重彩的一筆。

隆基綠能打破世界紀(jì)錄

11月19日，在第十六屆中國新能源國際博覽會暨高峰論壇上，隆基綠能宣布，已收到德國哈梅林太陽能研究所(ISFH)的最新認證報告，隆基綠能自主研發(fā)的硅異質(zhì)結(jié)電池轉(zhuǎn)換效率達26.81%。

“世界太陽能之父”馬丁·格林宣布，這是目前全球硅基太陽能電池效率的最高紀(jì)錄。也是2017年日本公司創(chuàng)下26.7%的紀(jì)錄以來，時隔五年誕生的最新世界紀(jì)錄。

隆基綠能中央研究院副院長徐希翔表示，2017年，日本公司Kaneka創(chuàng)造了單結(jié)晶硅電池效率紀(jì)錄26.7%，是使用異質(zhì)結(jié)+IBC的復(fù)合技術(shù)所突破的。隆基綠能的新紀(jì)錄使用了異質(zhì)結(jié)技術(shù)，從24.7%、25.1%的基礎(chǔ)上提高至26.81%。徐希翔稱，隆基也在做異質(zhì)結(jié)+IBC技術(shù)，未來效率還將進一步提升。

除了異質(zhì)結(jié)(HJT)電池之外，隆基在PERC、HPBC等技術(shù)路徑上也取得了顯著成績。

目前，光伏行業(yè)主流的PERC電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄為隆基綠能創(chuàng)造的24.05%，已經(jīng)十分接近ISFH 24.5%的實驗室效率極限;本月初，隆基綠能還發(fā)布了搭載HPBC技術(shù)的光伏組件產(chǎn)品，目前量產(chǎn)效率突破25%，疊加氫鈍化技術(shù)的PRO版本，效率達到25.3%，已經(jīng)超過PERC電池的實驗室效率。

轉(zhuǎn)換效率：技術(shù)迭代的標(biāo)尺

光伏電池轉(zhuǎn)換效率，是每一輪光伏技術(shù)迭代最關(guān)鍵的標(biāo)尺。

從隆基刷新的紀(jì)錄來看，每次提升的絕對數(shù)值并不大，但對于產(chǎn)業(yè)鏈下游的影響格外顯著。在20%轉(zhuǎn)換效率的基礎(chǔ)之上，效率即使提升1%都并非易事，從2017年到現(xiàn)在，PERC電池效率也只是從20.5%左右上升到現(xiàn)在的23.5%左右。

光伏降本，有硅片薄片化和減少銀漿使用等方法，這屬于減量。更關(guān)鍵的途徑還是增量。增量是指電池效率提高后，成本可以自然而然下降。具體來說,提高電池效率可能使加工成本變高,但其降低了所有其它部分的加工成本。

具體來看，在20%的基礎(chǔ)上，轉(zhuǎn)換效率每提高一個百分點，可為下游電站節(jié)約5%以上的成本，成效巨大。因此，對于更高的轉(zhuǎn)換效率，哪怕只提高0.01%，也是光伏企業(yè)歷來的“兵家必爭之地”。

隆基綠能創(chuàng)始人、總裁李振國稱，下一代光伏電池技術(shù)，無論是TOPCon、HPBC、HJT，包括這些技術(shù)的一些融合和雜化，在量產(chǎn)上三年左右會實現(xiàn)26%到27%的量產(chǎn)效率。單結(jié)光伏的終極產(chǎn)品，量產(chǎn)要向27%的轉(zhuǎn)換效率上進行靠攏。同時，未來5-10年內(nèi)，雙結(jié)電池也有開發(fā)空間，有可能達到40%的實驗轉(zhuǎn)換效率，30%-35%的量產(chǎn)效率。

光伏電池的技術(shù)路徑之爭

正如李振國所言，2022年，是N型電池爆發(fā)的元年，TOPCon、HJT、IBC這些下一代光伏電池技術(shù)的發(fā)展正如火如荼地進行著。相比傳統(tǒng)的P型電池，這些N型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高、溫度系數(shù)低等優(yōu)點，但制造工藝復(fù)雜、成本更高，被行業(yè)普遍認為是下一代的電池技術(shù)。

如今，市場主流的P型單晶PERC電池仍是光伏發(fā)電行業(yè)當(dāng)前最具經(jīng)濟性的技術(shù)，但量產(chǎn)效率已逼近其24.5%的理論極限，很難再有大幅提升。有人在做今天的技術(shù)，但明天的技術(shù)不得不重視起來，而TOPCon、HJT、IBC這些熱門選項中誰又能脫穎而出取代PERC成為主流?

通過上圖對比可以看出，在目前的N型電池賽道里，“TOPCon贏在當(dāng)下，而HJT贏在未來。”業(yè)內(nèi)的這句流行語，一定程度上高度概括了當(dāng)前格局。

短期內(nèi)TOPCon電池受到追捧的原因是產(chǎn)線可由PERC產(chǎn)線直接改進而來，經(jīng)濟效益更高。根據(jù)亞化咨詢預(yù)計，2023年國內(nèi)TOPCon電池產(chǎn)能將接近200GW，出貨有望超過100GW。

若從更長期來看，以HJT為代表的顛覆性創(chuàng)新技術(shù)，其工藝更加簡單，產(chǎn)業(yè)化降本路徑清晰明確，未來提效空間大，但與PERC產(chǎn)線不互通的高成本令其短期競爭力不足。目前，HJT電池產(chǎn)線大部分仍以小規(guī)模為主，此次隆基刷新世界記錄或許意味著HJT電池有望2-3年內(nèi)實現(xiàn)量產(chǎn)。根據(jù)Energy Trend預(yù)測，HJT電池項目總產(chǎn)能規(guī)劃超過150GW。

而IBC電池是平臺型長期電池技術(shù)路線，國內(nèi)仍難實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。同時，經(jīng)典IBC效率溢價難以覆蓋成本溢價，與TOPCon和HJT相結(jié)合的TBC、HBC路徑則有望吸引產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。目前，布局IBC電池的國內(nèi)企業(yè)不在少數(shù)，如隆基綠能、愛旭股份、天合光能、中來股份、晶澳科技等，預(yù)計今年能看到少量產(chǎn)能落地。

更進一步，光伏技術(shù)的未來遠不止“硅”。

當(dāng)前主流的單結(jié)電池上限有限，雙結(jié)電池空間更大。展望技術(shù)前沿，鈣鈦礦電池、砷化鎵多結(jié)薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率較當(dāng)前量產(chǎn)技術(shù)更高，鈣鈦礦-晶硅疊層電池、砷化鎵多結(jié)電池的轉(zhuǎn)換效率超過30%，也是值得關(guān)注的技術(shù)方向。

參照歷史經(jīng)驗和行業(yè)發(fā)展規(guī)律，無論是選擇TOPCon、HJT還是其他技術(shù)路徑，各路市場主體投資N型電池既是順應(yīng)技術(shù)變革趨勢，更是寄希望于在潛在的行業(yè)座次洗牌中占據(jù)更有利的位置。技術(shù)本身沒有對錯之分，最終都會產(chǎn)業(yè)化。