HJT电池:即非晶硅薄膜异质结电池。是由两种不同的半导体材料构成异质结。
晶体硅异质结太阳电池(HJT)是在晶体硅上沉积非晶硅薄膜,它综合了晶体硅电池与薄膜电池的优势,具有转换效率高、工艺温度低、稳定性高、衰减率低、双面发电等优点,技术具有颠覆性。
电池技术迭代本质是,降本提效,效率高成本低是发展的方向。
HJT因为光电转换效率高,双面率高,设备工艺流程简化,产品光衰减低,稳定性强,降本增效空间大,前景广阔,是新一代电池技术的发展方向。
PERC电池的工艺流程相对简单且设备成熟,近两年来,标配一些提效工艺,如激光SE、碱抛、光注入/电注入等。
PERC技术以背面钝化层的沉积和激光开槽为主,后续在此基础上进行工艺改进优化时增加正面SE激光和光注入/电注入退火等工艺。
首先在电池背面制备一层1~2nm的隧穿氧化层,然后再沉积一层掺杂多晶硅,二者共同形成钝化接触结构,为硅片的背面提供良好的界面钝化。
以N型单晶硅(C-Si)为衬底光吸收区,经过制绒清洗后,其正面依次沉积厚度为5-10nm的本征非晶硅薄膜(i-a-Si: H)和掺杂的P型非晶硅(P-a-Si:H),和硅衬底形成p-n异质结。
硅片的背面又通过沉积厚度为5-10nm的i-a-Si:H和掺杂的N型非晶硅(n-a-Si:H)形成背表面场,双面沉积的透明导电氧化物薄膜(TCO),最后通过丝网印刷在两侧的顶层形成金属基电极,即为异质结电池的典型结构。
将p+掺杂区域和n+掺杂区域均放置在电池背面(非受光面)的太阳能电池,ibc电池的受光面无任何金属电极遮挡,从而有效增加电池的短路电流,使电池的能量转化效率得到提高。
光电转换最高实验室效率的比较:PERC是24%;TOPCon是26%,是德国4厘米的小面积实验室记录,大面积来看晶科能源商业化最高效率是25.4%;HJT是隆基绿能M6实验室最新数据达到26.5%,而HJT+钙钛矿叠层电池理论效率可达43%。
目前量产微晶HJT平均效率24.95%,良率96.4%,相较其他电池有明显提效优势。
隆基绿能HJT研发效率突破26.5%大关,金刚玻璃,华盛新能源,宝馨科技等企业加码HJT,产业化落地提速,今年就是0-1提估值的最好年份。
1. 金刚玻璃拟扩建4.8GWHJT电池与组件。210尺寸微晶HJT量产平均效率已达24.95%,微晶MBB(即电池栅线为12主栅)达25.3%。
成本端:采用130μm厚度硅片+银包铜,预计电池端成本有望与PERC接近。
2. 华晟新能源规划产能17.5GW. 一期500MW产线爬坡完毕。二期2GW微晶HJT顺利出片,Q2形成2.7GW产能。建设三期4.8GW双面微晶扩产规划。将在大理建设5GW双面微晶电池和组件,在无锡建设5GW电池和组件。
3. REC印度授予迈为股份的4.8GW设备订单。
4. 隆基绿能今年建设的HJT研发和中试线1.2GW。
5. 宝馨科技2GWHJT电池扩产,总投资127亿,分三期18GWHJT电池,8GW组件。
6.爱康科技,爱康科技苏州,泰州,赣州,湖州四大基地,5年内打造22GWHJT电池,组件产能。22年4月湖州基地产能220MW,开启第二条生产线600MW。5月,赣州6GW建设项目开工。
7.东方日升5gw项目,华润电力12GW,明阳智能5gw,中建材5gw等。
预计2022年HJT行业20-30GW扩产实现确定性较高,今年是产业化落地大年,适合提估值。
硅片占比50%,银浆占比25%(非硅成本中,其测算占比60%),靶材6%左右。
之前HJT处在展望阶段,大家都知道他未来发展空间不错,但制约发展的条件也很明显。
一个是设备成本高,TOPCon生产线单GW价格2个亿,HJT价格4-5个亿,二是材料成本高,银耗远高于PERC和TOPCon。
(据测算非硅近期降本0.4元/W,同比降低40%)。
薄片化大尺寸化。同样的硅棒切出更多片,大尺寸化使得发电效率更高性价比更高。
半棒薄片是HJT降低硅成本:高测股份已与爱康科技合建HJT薄片切割实验室。
华晟基于130-135μm厚度对硅片的减薄优化实验已合格,将在二期项目中导入量产。
微晶化提效降本:金辰股份提供的首台微晶PECVD入住晋能,目标效率25%。攻克了大面积微晶镀膜难题,提升了光电转换效率。迈为股份双面微晶PECVD效率有望达到25.5%,华晟二期2GW高效微晶效率达24.68,有望迅速达到25%。领先公司:迈为股份,金辰股份。
降本主要是银浆。PERC电池耗银量90+mg/片,TOPCon140mg/片,HJT则需要190mg/片。
更关键是HJT需要用到低温银浆,主要依赖进口日本KE公司,低温银浆价格大幅高于高温银浆。
由于主栅线数量增加能够使得栅线做得更细,从而减少了电池表面的遮挡,综合能够显著降低银浆耗量,可实现HJT电池银浆耗量25%-35%,功率提升10w,度电成本降低1%,增效降本效果显著。
激光转印可为HJT电池降低银浆耗量30%以上,我们通过测算得出:激光转印可为HJT产线(单GW设备)带来3268万元的年化收益(成本节约),整线回本周期在1.5年左右,性价比优势显著。并能够提高良率,适合目前的薄片化趋势。领先公司:帝尔激光。
低温银浆国产化可以降低银浆成本2000元/公斤(高温银浆和低温银浆原料成本差不多,差价在于冷链运输和技术垄断溢价),低温银浆国产化布局有望打破日企垄断,实现国产替代,未来银浆国产化后,有望从7000元/kg降到5000元/kg。
国内领先公司: 帝科股份(市占率60%),常州聚合(15%),苏州固得(12%)。
目前迈为股份在银包铜环节布局领先,62%比例银包铜验证顺利,45%比例正在验证,耗银量未来有望低于PERC。
下半年国内公司有望实现银包铜规模产业化验证,若进展顺利则有望于年底提前导入。
未来迈为股份还将持续进行30%比例银包铜浆料研发验证,最终实现银耗用料完全低于PERC,成为HJT电池降本增效的重要路径。国内领先公司: 迈为股份,苏州固锝(21年9月份已经中试),博迁新材(目前小批量中试)。
进展:华晟新能源量产HJT银包铜浆料产线测试良好。计划三季度北面副栅使用银包铜,可将银耗降低至120mg。
至2023年,华晟将全面使用银包铜浆料代替纯银浆。使得单片银耗低至80mg,这就彻底解决了高耗银问题。
铟锗贵金属影响靶材价格,AZO靶材,TCO工艺低铟无铟靶材实现降本。迈为股份采用的低铟(背面用AZO替代ITO)含量的TCO工艺结合银包铜栅线,获得25.6%的光电转换效率。
主要增量在银浆和靶材,从每W电池成本来看,PERC电池的主要成本在硅片,而HJT电池的主要成本在硅片和银浆;银浆的价值量提升了11%,靶材的占比量提升了7%。
HJT设备共有四大工艺步骤,对应的设备分别为清洗制绒设备、PECVD设备、PVD/RPD设备、丝网印刷设备,在设备投资额占比分别约10%、50%、25%和15%,目前,设备的技术区别主要是在镀膜环节(PVD/RPD设备)。
当前区别主要在镀膜环节;市场空间方面,按照目前的扩产计划,以及每GW投资3.5亿元计算,近两年市场空间为约40亿元;根据目前所有扩产计划60GW则市场空间为210亿元,四年复合增速达117%
目前主流技术路线是用 PVD(物理气相沉淀),相较于 PVD,RPD 的效率和质量更高,对HJT电池转换效率较PVD法高0.3-0.4%,但是受制于日本住友公司对设备和靶材的垄断,成本较高。
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复合材料光伏边框趋势渐成,20家企业秣马厉兵
原文始发于微信公众号(艾邦光伏网):HJT成本、部分企业扩产的规划及落地