编者按:2020年大概率是HIT产业化元年。如果以GW级大线作为产业化的标志,明年大概率会是HIT产业化的元年,山煤国际大概率会投出数个GW的大线,2020年底全球HIT产能有望超过8GW,目前约2.8GW。
HIT问世已30年,技术积累带来突破。未来又将如何发展?
异质结电池从萌芽走向成熟
HIT萌芽:1989-1990年。日本三洋用非晶硅薄膜代替本征微晶硅层,光伏发电网,做出的电池效率达到14.5%,并命名为HIT。三洋将HIT注册为商标,专利保护到2015年结束。
HIT摸索:1991-2015年。海内外众多研究机构对HIT工艺进行优化,对不同的工艺路线进行了摸索,少量企业建立了中试线,研发效率接近25%。
HIT导入:2016-2019年。2015年三洋专利保护到期,大量企业进入HIT领域,太阳能设备,建设了十几条中试线,尝试将HIT导入商业化生产,量产效率站上23%,研发站上25%。
中国HIT产业发展历史
早期摸索:2011-2014年。上澎、赛昂、国电等企业引入进口设备进行了初步尝试。
中期尝试:2015-2018年。中智、汉能、晋能、钧石等企业建立中试线进行量产尝试,并摸索设备工艺和电池工艺,但碍于成本因素并未大规模量产。
近期突破:2019年。汉能研发效率达到25.11%,成为新的世界纪录。晋能和钧石研发效率接近25%,量产效率站上24%。靶材和银浆国产化也取得重大突破,HIT降本路径越来越清晰,性价比不断提升,布局HIT的企业从早期7家拓展到当前约20家。
异质结电池升级空间
HIT升级空间大。晶硅电池的效率极限在30%左右,无论PERC还是HIT都达不到这个效率水平,PERC潜力预计在23%,HIT预计在26%,因此PERC和HIT都是
光伏产业技术进步历程中的过渡形态。就近几十年的技术探索结果而言,未来10年行业比较认可的技术方向是HIT+钙钛矿做叠层电池(Tandem)。HIT到叠层只需要增加3道设备,4层膜,成本增加约0.2元/瓦。HIT可以升级到叠层,HIT产线和下一代叠层产线可以完全兼容,大幅度降低了HIT产线被颠覆的风险。
行业:HIT发展进程及路径
2.1 设备:进口设备做熟工艺,国产设备跟进降本
HIT主要生产工序有4步,对应4种专业设备,依次是清洗制绒机、PECVD、PVD/RPD、丝网印刷机。其中壁垒最高的是PECVD,海外梅耶博格和应用材料的设备比较成熟,但价格比较昂贵;国内钧石和理想有供货能力。清洗制绒机目前日本YAC比较成熟,YAC目前也在推进中国本土制造,国产捷佳伟创正在积极研发,已经有数台机器出货。PVD国内宏大和红太阳有出货,丝网印刷机迈为等已经做的非常成熟。
回顾光伏产业发展历史,往往是头部企业引进国外成熟设备打通工艺,国内设备厂跟进降本。当前国内HIT中试线基本以进口欧美日设备为主,但国内设备厂已经在积极研发,攻关的重点在PECVD设备,明年很可能会有大的突破。当前1GW进口设备价格约7-8亿元,一旦国产化,将迅速下降到5亿元1GW,技术再扩散,预计3亿元1GW。
2.2耗材:国产化已经突破,需求放量将推动成本迅速下降
HIT电池的生产工艺有四步,分别对应4大类的耗材。
清洗制绒:KOH、HCL、H2O2、HF、添加剂等,主要是大宗化学品,非常成熟。添加剂目前还是进口为主,有企业在尝试国产化,进口添加剂成本约8分/片,如果国产化成功,可以降到2分/片。
PECVD:主要是TMB、B2H6、PH3等气体,非常成熟,成本占比可以忽略。
PVD/RPD:氩气、靶材。先导、映日、壹纳等国内厂商已经突破,价格大幅低于海外厂商,未来需求放量,价格还有下降空间。靶材核心成分是氧化铟,质量占比在90%以上,剩余10%是氧化锡、氧化钨、氧化铈、氧化钛等金属氧化物。目前铟价格约900-1000元/千克,加工费约500-1000元/千克,完全成本在2000元/千克以下,价格在3000元/千克左右。当前靶材成本约5分/瓦,未来需求放量之后有望降到3分/瓦。