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电力设备及新能源行业:钙钛矿电池产业化发展研究报告5

(2) 生产成本高异质结生产过程中产生的非硅成本较高,并在工艺流程的各环节均有体现。

*镀膜环节中,异质结正反面具有一层有导电功能的透明导电薄膜 TCO,用以纵向收集载流子,并向金属电极传输。TCO 膜主要成分包括铟、锑、锌、锡、镉及其氧化物的复合体,材料一般有 ITO(氧化铟锡)、IWO(掺钨氧化铟)、 AZO(铝掺杂氧化锌)等,在靶材上都对铟金属有着较高依赖。由于铟本身属于贵金属,HJT 的规模化生产对金属铟作为靶材的需求增大,铟产能难以支撑 HJT 量产,供需不匹配易使得铟价格产生剧烈波动,对电池成本造成巨大影响。
*金属化环节是 HJT 生产成本中与 PERC 、TOPCon 相差最大的环节。由于异质结非晶硅薄膜工艺的特殊性,加工过程需要在 250 度的温度下完成,低温工艺下为保证低电阻接触就需要将银颗粒直径做得更小、银的用量也需要更多,银浆耗量提升以及低温银浆成本高昂直接影响异质结的金属化成本。据 CPIA 统计,2023 年,P 型电池片正银消耗量降低至约 59mg/片,背银消耗量约 25mg/片;N 型 TOPCon 电池双面银浆(铝)(95%银)平均消耗量约 109mg/片;异质结电池双面低温银浆消耗量约 115mg/片。由于 HJT采用低温工艺,银浆的拉力降低,给主流 MBB 带来较大难度。

➢ 电池效率优势不明显

*从短期电池转化效率来看,HJT 和 TOPCon 的效率差异较小。晶科能源表示,截至 2023年末, TOPCon 量产效率在 25.3%左右,通过添加激光 SE 可提效至 25.5%以上,2024年通过双面 poly 的导入可进一步提效至 26%以上。异质结方面,截至 2023 年末,一线厂商单面微晶工艺电池效率约为 25.5%,搭载双面微晶工艺可以提升至 25.7%+,处于同一效率水位;长期发展空间来看,TOPCon 电池理论转换上限可达 28.7%,HJT 极限效率为 28.5%,在不考虑叠层电池的情况下,HJT 电池效率很难具备突出优势。
*从组件效率及输出功率来看,当前 HJT 组件的 CTM 值较 TOPCon 组件的高,实际功率表现相对较好。但考虑到 HJT 降本速度较慢,并不是性价比的最优选择。

➢ 研发验证周期较短,产业化主体体量较小

*由于 TOPCon 与 PERC 设备兼容性更好,新增产线投资成本较低,拥有大量 PERC 产能的光伏巨头更倾向于从 PERC 路线切换成 TOPCon 路线。对于没有旧设备成本压力的新进入者,更有动机选择 HJT 路线,随之而来的便是产业化主体差异:长期专注于 HJT 的公司企业规模相对较小,较难实现规模化的成本摊薄,有更大的成本压力。同时其研发投入的绝对金额也相比较低,技术突破难度更大。
*另一方面,由于早期异质结技术长期被国外垄断,国内异质结发展起步较晚,技术不稳定性较高,很多国内率先推进异质结产业化的企业没有做好技术、资金多重准备,尤其是在经历了疫情等突发因素后,多个异质结项目终止。作为首批推进异质结 GW 级产线的公司,山煤国际于 2023 年 12 月审议通过了《关于终止高效异质结(HJT)太阳能电池产业化一期 3GW 项目的议案》,决定终止高效异质结(HJT)太阳能电池产业化一期 3GW项目。除山煤国际之外,奥维通信、乾景园林和金刚光伏宣布终止异质结项目定增,所涉规模分别为 5GW 电池及组件、3GW 电池组件、以及 4.8GW 电池及 1.2GW 组件项目。

6)钙钛矿产业化缘何成功?
➢ 原材料充足且成本低廉、产业链精简:晶硅电池路线要经历硅料、硅片、电池片、组件四个环节,产能和价格都由上游传导,经常会出现价格波动大、扩产周期长、周期性明显的特点。而钙钛矿产业链较短,通过采购化工原材料,即可在同一间工厂完成最终组件产品的交付,大大缩短了产品生产交付周期。钙钛矿工艺流程包括薄膜制备、激光刻蚀、封装步骤,生产过程耗时较晶硅大幅缩短,能耗也大为降低。钙钛矿组件中钙钛矿原材料成本通常只占 5-8%,且价格稳定,远低于晶硅组件中成本超过三分之一且价格波动剧烈的硅料。根据协鑫光电预计,进入量产的钙钛矿组件成本为 0.5-0.6 元/瓦,是晶硅组件极限成本的 50%。
➢ 效率天花板:高追求高转换效率是光伏电池发展的核心,钙钛矿电池具有更高的极限效率。当前晶硅电池效率已经逐步接近理论效率极限 29.4%,而钙钛矿单结电池的肖克利-奎伊瑟(S-Q)理论效率极限为 33.7%,全钙钛矿叠层电池理论效率可达 44%+。在产业化推进过程中,钙钛矿也已经确实逐步实现了量产转化效率的提升。

发布时间:2024/3/18 10:41:40 查看:177次

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