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光伏电池再迎拐点

Daily每日财报

2022-07-05 08:35北京

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电池片是决定组件效率和成本的核心器件,对于光伏发电成本的下降具有关键性的作用。

文/每日财报 苏锋

根据隆基绿能官方信息,近日经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测试,隆基 M6全尺寸电池光电转换效率达 26.50%,创造了大尺寸单结晶硅光伏电池效率新的世界纪录。

光伏电池的变革,迎来新的里程碑。

效率是目的

光伏产业可以分别为硅料、硅片、电池、组件和光伏系统等环节,其中硅料与硅片环节为产业上游,电池片与光伏组件为行业中游,下游为发电系统。

在硅料环节,工业硅被提纯成为光伏级多晶硅料;在硅片环节,多晶硅料被加工成为单晶硅棒或多晶硅锭,再经过截断、开方、切片等工艺,得到单晶硅片或多晶硅片;在电池片环节,硅片经过制绒清洗、扩散制结、刻蚀、化学气相沉积和丝网印刷、烧结等步骤,得到硅基光伏电池片;在组件环节,光伏电池片将与光伏胶膜、光伏玻璃背板等组装在一起,得到可以应用于下游光伏电站的光伏组件。

电池片是太阳能发电的核心部件,通常分为单晶硅、多晶硅、和非晶硅电池片,由于晶体硅电池具有光电转换效率高、工艺成熟、原料储量丰富等优点,因此目前晶体硅电池片占有主要市场份额,占有太阳能电池 95%的市场。

光伏发电成本的下降取决于光伏电站成本的下降,目前的光伏电站成本主要由光伏电站建设成本和运维成本构成,由于光伏发电不消耗燃料,因此运维成本较低。电站建设成本由非技术成本、关键设备成本、建安费用和组件成本构成,其中组件成本占 46%左右,非技术成本约 14%,关键设备成本和建安费用合计占 40%。

《每日财报》注意到,电池片是决定组件效率和成本的核心器件,对于光伏发电成本的下降具有关键性的作用。

硅基光伏电池以衬底材料进行分类可以分成 P型电池和N型电池。

目前比较典型的P型电池包括 BSF电池、PERC电池、PERC+电池等,典型的 P 型电池包括TOPcon电池、HJT电池、IBC电池等。

P型电池主要有BSF电池和PERC电池两种。

2015年之前,BSF电池占了总市场的90%,是绝对的主流。2016年之后,PERC电池接棒起跑,到2020年,PERC电池在全球市场中的占比已经超过85%,BSF电池淘汰出局。在此期间,电池转换效率从不足20%提升到超过23%。

根据ISFH的数据,PERC、HJT、TOPCon电池的理论极限效率分别为24.5%、27.5%、28.7%。到2030年,N型电池的转换效率将超25.5%,比P型电池高出1个百分点以上。

根据《中国光伏产业发展路线图(2021 版)》预测,N 型单晶硅片的市场占比将从 2021 年的 4.1%迅速增长到2025 年的 25%,到 2030年 N 型单晶硅片的市场占比将接近 50%。

降本是关键

N型电池固然效率高,但成本却制约了产业化历程。

保持光伏电站LCOE(平准化度电成本)、IRR(内部收益率)不变的情况下,同一转换效率下的TOPCon电池可以比PERC电池的价格高16.5%,HJT则还要高。

银浆和设备是N型电池成本高的主要原因。

根据《中国光伏产业发展路线图(2019 版)》的数据, 2019年国内P型电池浆料的耗用量为114.7mg/片(M2 规格电池),其正银约83mg/片,背面银浆的耗用量约为正面银浆的 38%,约32mg/片(M2硅片)。

基于正面银浆 4150元/kg,背面银浆2750元/kg进行测算,每片电池需要需 要银浆的价值量为0.43元/片。假设电池每片功率为5.4W/片,对应每W成本 0.08 元。而目前国内电池的非硅中枢成本普遍介于0.25-0.3元/W左右,因此成本占非硅材料比重达到 30%左右,属于电池生产环节中相对重要的辅材。

HIT 是天然的双面电池,由于目前 HIT未得到量产,其正银和背银均采用 150mg 的低温银浆制成,双面低温银浆的消耗量将达到 300mg/片,是单晶 PERC 电池的 2.62倍。

目前银浆环节的降本正在有序进行。

根据华晟新能源官方信息,近期华晟已通过对 SMBB等技术的应用将 M6单片银浆耗量降低至 150mg/片以下,叠加电池转换效率与产线产量的提升,我们测算近期 HJT 电池非硅成本已下降至约 0.35-0.4 元/W区间,相比于去年同期降幅约 40%。

在浆料耗量方面,随着SMBB 的进一步成熟与钢板印刷的应用,预计年内 HJT 电池银浆耗量有望下降至 120-130mg/片;在银耗量方面,银铜混合浆料预计年内逐步开始批量应用,有望将银耗降至 100mg/片以下;此外随着浆料国产化的推进,低温浆料与高温浆料之间的价格差亦有望缩进。

整体而言, HJT电池非硅成本有望在 2022年底降低至约 0.3元/W,后续有望进一步降低至 0.25元/W。

HJT 电池转换效率每提升 1%,在不同应用场景下可增加组件溢价空间0.05-0.15 元/W 不等,且对组件整体功率的提升亦可摊薄组件环节的单位制造成本。结合电池非硅成本、硅成本以及效率提升对组件端成本降低的促进,预计 HJT 组件端整体成本有望在 2022年底至2023H1贴近PERC 组件,从而降低应用 HJT 组件的光伏电站的 LCOE,进一步扩大终端电站业主的接受面并逐步进入大规模替代周期。

根据 PV Infolink 统计数据,2021 年全球前五大电池片制造商为通威、爱旭、润阳、中宇和潞安,除去电池片专业制造商以外,隆基股份、天合光能、晶澳科技、晶科能源等组件生产商在光伏产业链多个环节进行布局,也具有电池片产能,可以提前关注。

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