XBC電池“效率+美觀”雙輪驅(qū)動,XBC加速戶用市場商業(yè)模式變革
報告出品方:太平洋證券
以下為報告原文節(jié)選
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1、叉指背接觸結(jié)構(gòu)效率優(yōu)勢凸顯, XBC產(chǎn)業(yè)化進程加速
1.1IBC為叉指式背接觸太陽電池,正面有效降低光學(xué)損失
IBC電池為叉指式背接觸太陽電池,其電池結(jié)構(gòu)特點為正面沉積鈍化和反射膜、無金屬柵線,消除了正面金屬電極結(jié)構(gòu)帶來的光學(xué)損失;背表面的PN結(jié)和金屬接觸以叉指式排列。
IBC電池結(jié)構(gòu)一般以N型硅片為基底/襯底,前表面是n+的前場區(qū)FSF,背表面為叉指狀排列的p+發(fā)射極diffusion和n+發(fā)射極diffusion,電池的正背面的鈍化層均采用SiNx/SiO2疊層膜,電池的正負兩極金屬接觸在電池背面呈叉指狀排列。
IBC電池消除了傳統(tǒng)太陽電池中柵線電極的遮光損失。IBC硅太陽電池的金屬電極位于電池片背面,正負極呈指交叉狀排列。由于其器件結(jié)構(gòu)的特殊性,電池前表面的光生載流子必須擴散到背表面的p-n結(jié)才能形成有效的光電流。因此材料中少數(shù)載流子的擴散長度要比器件厚度大,并且電荷的表面復(fù)合速率要非常低。為提高其轉(zhuǎn)化效率,IBC太陽電池的硅基體一般選用高質(zhì)量的n型單晶硅材料,并對其前表面進行制絨處理和鈍化。對于電池的背面,優(yōu)化的重點在于減小接觸電阻、提高電荷的收集效率。
IBC 技術(shù)最早可追溯到由Schwartz 和Lammert 于1975年提出的背接觸式光伏電池概念,1985年,Swanson教授創(chuàng)立SunPower,專注研發(fā) IBC 電池。Sunpwer持續(xù)引領(lǐng)IBC研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化。2020年8月27日,公司成功拆分為Sunpwer和Maxeon,電池片組件的研發(fā)生產(chǎn)由Maxeon負責。傳統(tǒng)上,IBC 技術(shù)形成三大分支化路線,a)以SunPower為代表的經(jīng)典 IBC 電池工藝;b)以 ISFH 為代表的POLO-IBC工藝;c)以KANEKA為代表的HBC(IBC與 HJT 技術(shù)結(jié)合)電池工藝。
1.2POLO-IBC:ISFH的POLO-IBC路線,基于P型硅片制備的高效率路線
1)對P型硅片拋光;2)在掩膜下,借助PECVD形成載流子隧穿層,沉積n型非晶硅層,最后退火;3)形成正面與背面的氧化鋁和氮化硅鈍化層;4)激光開槽;5)銀與鋁漿料進行絲網(wǎng)印刷。
2018年,此路線實驗室效率突破26.1%。
P型IBC:將Perc工藝路線與IBC結(jié)構(gòu)結(jié)合起來,有望以低成本實現(xiàn)技術(shù)升級
P型IBC工藝將Perc技術(shù)、TOPCon技術(shù)以及IBC理念等優(yōu)勢相結(jié)合,使得P型IBC具有以下升級優(yōu)勢:
1)正面無遮擋,有效實現(xiàn)增效;2)無硼擴;3)金屬化與Perc相似;4)多晶硅鈍化在背面,寄生光吸收降低;5)與Perc電池現(xiàn)有產(chǎn)線兼容性較高。
N型TBC:隧穿氧化層增加載流子選擇性,結(jié)合無金屬柵線遮擋實現(xiàn)效率提升
TBC指在BC結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,在多晶硅硅基底之間沉積一層隧穿氧化層,從而增加載流子選擇性,降低少數(shù)載流子的復(fù)合,提升電池的開路電壓。
TBC電池片結(jié)合了TOPCon與IBC結(jié)構(gòu)的優(yōu)點,通過隧穿氧化層實現(xiàn)效率提升,同時正面無金屬柵線遮擋,提升電池的電流密度,實現(xiàn)轉(zhuǎn)化效率的提升。
ABC:首創(chuàng)光伏全無銀金屬涂布技術(shù),打造極致效率產(chǎn)品
愛旭股份首創(chuàng)光伏全無銀金屬涂布技術(shù),打造極致效率產(chǎn)品,其中激光設(shè)備、PECVD設(shè)備、涂布機設(shè)備等較為核心。
激光設(shè)備用于激光光刻,使用ps綠光對硅片背面除背場以外的區(qū)域SiNx進行光刻處理,實現(xiàn)周期性的圖形化。PECVD用于薄膜沉積,通過PECVD工藝在清潔的硅片表面沉積SiNx、氧化硅薄膜。
愛旭股份采購光伏涂布機作為無銀金屬化生產(chǎn)環(huán)節(jié)的核心設(shè)備,在光伏領(lǐng)域使用涂布技術(shù)進行太陽能電池的生產(chǎn)屬行業(yè)首創(chuàng)。
N型HBC:結(jié)合HJT與IBC優(yōu)勢實現(xiàn)高效率,卻也受限于兩者各自工藝難點
Kaneka的HBC高轉(zhuǎn)化效率的原因是:1)采用氫化非晶硅(a-Si:H)作為雙面鈍化層,在背面形成局部的a-Si/c-Si異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu),基于高質(zhì)量的非晶硅鈍化,獲得高Voc。
2)采用了IBC電池結(jié)構(gòu),前表面無遮光損失和減少了電阻損失,從而擁有較高的Jsc。
結(jié)合HJT、IBC優(yōu)勢的情況下,HBC能夠?qū)崿F(xiàn)較高的效率,卻也受限于各自工藝難點,各家企業(yè)基于工藝難點紛紛研發(fā)出更為簡潔有效、更適合量產(chǎn)的方法(如左圖所示)。
1.3XBC產(chǎn)業(yè)化進程加速,產(chǎn)能正加速釋放
隨著技術(shù)迭代節(jié)奏加快、產(chǎn)研不斷突破,XBC產(chǎn)業(yè)化進程將在2023年開始持續(xù)加速。從產(chǎn)業(yè)化角度看,XBC目前最大的特點就是差異化較強,凸顯光伏制造業(yè)的Know-how,是N型技術(shù)中最具有差異化的路線。
國內(nèi)愛旭股份、隆基綠能引領(lǐng)XBC產(chǎn)能擴張,打造了極具差異化的產(chǎn)品。隆基綠能采用的高性價比的HPBC、HPDC技術(shù),也是擴建XBC產(chǎn)能最快、最大的企業(yè),推出了Hi-Mo 6這一代極具差異化的產(chǎn)品;愛旭股份采用極致效率的ABC技術(shù),打造了黑洞、白洞等領(lǐng)先產(chǎn)品。
2、以“美觀+效率”打造產(chǎn)品力,XBC有望享受高溢價
2.1XBC產(chǎn)品“顏值”與“實力”并存,無柵線提升組件美觀度
受益于電池片正面無柵線,XBC組件正面柵線更少,純黑組件美觀程度再上一臺階。同樣美觀程度下,XBC產(chǎn)品能憑借更高的效率實現(xiàn)更高的發(fā)電量,充分利用有限的戶用屋頂面積。通過調(diào)研組件企業(yè)、海外安裝商和部分媒體,海外戶用市場較為關(guān)注產(chǎn)品的美觀度。
XBC產(chǎn)品有望有效降低熱斑問題帶來的風險
XBC產(chǎn)品在反向電壓情況下表現(xiàn)更好,有效降低熱斑問題帶來的風險。傳統(tǒng)組件遇遮擋時,被遮擋電池片會成為“負載”,溫度明顯高于其他電池片,極端情況下會造成安全問題,傳統(tǒng)組件較為依賴旁路二極管應(yīng)對熱斑問題。
XBC產(chǎn)品有望通過獨特的正面無柵線以及各家對于結(jié)構(gòu)的持續(xù)完善,有效降低熱斑問題帶來的風險。
從過往電池片效率看,高效率是XBC產(chǎn)品制勝點
2019年Sunpower將其業(yè)務(wù)分拆為獨立互補且戰(zhàn)略協(xié)同的兩家上市公司SunPower和Maxeon Solar Technologies,其中Maxeon主要負責制造和銷售優(yōu)質(zhì)太陽能電池板。
Maxeon作為IBC電池技術(shù)的引領(lǐng)者,在晶硅電池方面擁有1000多項專利。其IBC電池產(chǎn)品Maxeon系列經(jīng)過多次迭代優(yōu)化,在工藝制程優(yōu)化與鈍化技術(shù)方面不斷與時俱進。
Maxeon現(xiàn)有1GW的IBC產(chǎn)能,伴隨著Maxeon7產(chǎn)線走向成熟,有望新增500MW的Maxeon7產(chǎn)能。
從當前組件產(chǎn)品看,高效率將同樣成為XBC產(chǎn)品制勝點
當前領(lǐng)先的面向分布式市場的XBC產(chǎn)品效率優(yōu)勢明顯。在不同版型產(chǎn)品中,愛旭股份組件最高效率高達24%,Maxeon的6代產(chǎn)品最高效率達到23%,隆基綠能的HPBC產(chǎn)品也能達23.2%,相較于TOPCon路線的全黑組件、全場景式組件,具有明顯的效率優(yōu)勢。
在屋頂面積有限情況下,高效率組件能發(fā)更多的電;在功率需求一定情況下,高效率組件能夠有效節(jié)約安裝前后的非組件成本,同時占地面積更小。
2.2以美國為例:戶用光伏裝機成本從設(shè)計到安裝成本較為復(fù)雜,相較于其他應(yīng)用場景更高
美國戶用光伏成本來源較多:1)系統(tǒng)硬件可分為組件、逆變器、電氣BOS、結(jié)構(gòu)BOS等。
2)人工可分為直接人工和間接人工。
3)公司管理費用以及公司留存利潤等。
4)審查、準許以及并網(wǎng)等成本。
戶用光伏裝機成本較大部分來自非電池、逆變器部分
經(jīng)濟性是主旋律,高效率組件能夠更大程度攤薄非組件單瓦成本
在15塊組件組成的系統(tǒng)中,更高效率的組件能夠提高系統(tǒng)的功率值,進而實現(xiàn)其他成本的攤薄。
以美國市場為例子,一個組件系統(tǒng)的安裝費用在5400-18000美元不等,勞務(wù)費用占25%,后續(xù)每年運維檢測需要支付250-720美元,即使忽略其他一次性支持和每年支出,高效率組件也能通過攤薄相關(guān)支出實現(xiàn)價值共享。
2.3各大技術(shù)路線對比,XBC有望憑借效率優(yōu)勢實現(xiàn)經(jīng)濟性反超
隆基綠能根據(jù)自身產(chǎn)能以及對于技術(shù)路線的研發(fā),獨創(chuàng)HPBC路線承接新老技術(shù),愛旭股份憑借深耕電池片多能的理解,獨創(chuàng)ABC技術(shù),有望通過領(lǐng)先效率快速建立品牌渠道。
從目前公開數(shù)據(jù)看,HPBC、ABC有望憑借著各自獨特的降本思路,在2023-2024年打平TOPCon、Perc量產(chǎn)成本,同時憑借差異化的產(chǎn)品力,取得戶用市場較高的溢價,在產(chǎn)能經(jīng)濟性上實現(xiàn)反超。
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