下一代光伏技术(新一代光伏电池将量产)
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2022-12-18 09:09:53

2022年12月15日,隆基绿能的P型HJT电池创造了26.56%的实验室电池效率纪录。

隆基绿能作为光伏产业市值最大的上市公司,被行业内称为“光伏茅台”。从2020年开始,隆基绿能在光伏电池技术路线的选择上,一直在“暗中观察”。从2021年初的TOPCon到2021年末的HPBC,再到11月19日的N型HJT和今天P型HJT记录的发布,隆基绿能终于基于“第一性原理”正确选择了HJT异质结电池这一光伏电池的“终极平台级技术”。

在众多竞争性的高效电池技术中,HJT电池的显著优势是:(1)电池片转换效率高,(2)抗PID及LID,衰减小,(3)低温升系数、高双面率及良好的弱光响应,发电性能高,(4)工艺步骤简单,良率高,(5)适用薄片及银包铜浆料,降本空间巨大,(6)电池结构天然兼容叠层技术。HJT电池过去的显著缺点是:(1)初始投资大,(2)生产成本高。可以说,如果HJT电池的初始投资显著降低,如果HJT电池的生产成本与PERC电池相比长期打平甚至更低,HJT电池必然成为光伏第三代主流量产电池技术最有潜力的竞争者。

根据SOLARZOOM新能源智库测算,在2022年12月,HJT电池最新的非硅成本为0.25元/W(背面银包铜已经导入),比PERC电池高约0.1元/W,而130μm厚度的N型硅片比150μm厚度的P型硅片在每W硅成本上高约0.01元/W,故而HJT电池相比PERC电池的成本差距(外采硅片)约为0.11元/W。鉴于当前国内HJT电池的售价比PERC电池高约0.1-0.15元/W,HJT电池与PERC电池的性价比(只考虑制造端,不考虑运营端IRR增益)已经打平。2023年1月,伴随着正面银包铜量产导入,伴随着120μm厚度的HJT专用硅片量产导入,HJT电池的生产成本将进一步下降0.05元/W,故而HJT电池相比PERC电池的绝对性价比优势将在量产线上首次实现。

值此HJT电池量产性价比(只考虑制造端,不考虑运营端IRR增益)超越PERC电池的时点上,隆基绿能公布其N型、P型HJT的新记录。这是非常有战略眼光的,可以说隆基绿能对HJT电池的战略布局是“正当其时”。推早了,还不清楚HJT电池的量产性价比优势能否实现;推晚了,则会丧失重要的市场发展机遇。

而隆基绿能所公布的P型HJT电池记录,与2022年11月19日公布的N型HJT电池记录仅差0.25%。那么N型HJT,P型HJT,这两种产品有哪些差异,性价比如何,谁将最终成为第三代光伏主流量产技术呢?

下面我们展开分析:

一、N型HJT与P型HJT的主要差异

在电池结构上,N型HJT是基于N型硅片衬底,P型HJT是基于P型硅片衬底,但都在硅片两侧沉积本征非晶硅薄膜、掺杂非晶硅薄膜,以实现PN结的制作及电池的钝化。两者最显著的差异体现在:

(1)电池片的效率不同。

在实验室纪录上,N型HJT电池、P型HJT电池的世界纪录均由隆基绿能所创造,分别是26.81%和26.56%,两者相差约0.25%。在量产水平上,受制于大规模量产级P型硅片存在硼氧复合中心且缺陷较多,P型HJT电池的少子寿命较短;故而,P型HJT电池与N型HJT电池的量产效率差预计在0.3-1.0%的区间内。

(2)电池片的硅片成本不同。

目前,N型硅片的生产成本相比P型硅片主要有几方面差异:a)N型硅片采用更好的硅料,硅料价格贵约7元/kg,b)N型硅片掺P留埚量比P型硅片掺Ga留埚量更低,故而已经实现这一环节的NP同价,c)N型硅片在切片环节的B级片因市场容量小而销售价格打折较多。考虑到HJT专用硅片会引入吸杂环节,N型HJT对硅料的要求可以显著降低(即:可以采购普通硅料),从而可消除硅料上的NP价差。另外,当HJT电池的规模超过10GW或100GW时,自然其B级片的销售折扣率会上升到一个正常水平。因此,从生产成本的角度看,N型硅片与P型硅片在长期是没有显著差距的。而在售价方面,自今年5月开始,按片计价的N型硅片相比P型硅片的售价溢价已经收缩到了6%左右。

二、N型HJT与P型HJT的性价比对比框架

考虑到N型HJT与P型HJT在电池片效率、硅片成本两方面的差异,应采用一个统一的性价比分析指标。这个性价比分析指标就是HJT电池的修正成本。

所谓修正成本,等于“生产成本”减去“高电池效率所带来的理论不含税销售溢价”。其中,“高电池效率所带来的理论不含税销售溢价”由运营商的“等效IRR条件”所决定,即采购N型HJT产品的运营商的电站IRR与采购P型HJT产品的运营商的电站IRR应当基本一致。

如果N型HJT电池相比P型HJT电池存在0.3-1%的量产效率优势,则可以获得光伏制造及运营全产业链上“与面积相关成本”的成本摊薄。与面积相关成本至少包括:硅片、电池片绝大多数非硅成本、玻璃、背板、胶膜、组件包装、组件制造费用、电站土地租金、电站基础、支架、组件安装的人工,等等。在国内,上述成本的合计值至少在1.6元/W左右,故而0.3-1%的效率优势可以带来的降本=1.6/25.0%×0.3~1%=0.019~0.064元/W。换言之,N型HJT电池相比P型HJT电池的“高电池效率所带来的理论不含税销售溢价”在0.017~0.057元/W之间。

而在生产成本方面,N型HJT电池相比P型HJT电池的差异主要在硅片成本上,在不重复计算效率差异所带来的每W硅片成本差的前提下,N型片相比P型片的生产成本增益(不考虑效率差)=N型硅片不含税价格/1.06×6%/每片N型HJT电池的W数。当前,130μm厚度N型硅片的最新含税价格为7.70元/片@210,故而,N型片相比P型片的生产成本增益(不考虑效率差)=7.70/1.13/1.06*0.06/11.0=0.035元/W。

因此,在当前的硅片价格下,计算可得:N型HJT电池相比P型HJT电池的修正成本优势=0.017~0.057-0.035=-0.018~0.022元/W。即:若N型HJT电池的效率比P型HJT电池的效率高0.3%,则P型HJT电池比N型HJT电池更有竞争力;若N型HJT电池的效率比P型HJT电池的效率高1%,则N型HJT电池比P型HJT电池更有竞争力。

而若当硅料价格从当前265元/kg降低至60元/kg(这或将在2023年底到2024年上半年实现),在假设硅片环节每W利润额不变的情况下,N型硅片的价格应从7.70元/W降低至3.15元/W。代入公式可以计算得到,N型片相比P型片的生产成本增益(不考虑效率差)=3.15/1.13/1.06*0.06/11.0=0.014元/W。在这种情况下,N型HJT电池相比P型HJT电池的修正成本优势=0.017~0.057-0.014=0.003~0.043元/W。换言之,当硅料价格降至60元/kg时,N型HJT电池与P型HJT电池之间的效率差只要落在0.3-1%的区间内,N型HJT电池总是比P型HJT电池更有优势。

三、不同情形下的N型HJT电池与P型HJT电池性价比对比结果

在SOLARZOOM新能源智库看来,为了系统性的对比N型HJT电池、P型HJT电池的性价比优势,主要需要考虑以下四个因素:(1)电池效率差,(2)硅料价格,(3)N型硅片溢价率,(4)薄片化程度。

由此,我们基于上述四个因素的排列组合,给出了N型HJT电池和P型HJT电池谁更有性价比优势的分析表:

表1 N型HJT电池与P型HJT电池性价比优势比较表

由量化分析可以得到以下结论:只要当“N/P型HJT电池效率差较大、硅料价格低、NP硅片溢价缩小”这三个条件中有一个成立,N型HJT电池相比P型HJT电池就更有竞争力。

那么,N型HJT电池与P型HJT电池的效率能否拉开到1%?硅料价格能否跌到60元/kg?N型硅片企业的产品溢价能否从6%缩小到2%?这将由光伏产业界的技术进步、供求关系、定价策略所决定。

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