华夏能源网 08-27
天合光能张映斌:电池技术迭代核心是钝化,5年内TOPCon主流地位不动摇
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8 月 16 日,由中国光伏行业协会牵头发起的 2024 TOPCon 太阳能电池技术发展趋势研讨会在上海召开,天合光能战略、产品与市场负责人张映斌博士应邀出席并发表《为什么未来 5 年内 TOPCon 是主流》主题演讲。张映斌提出了以下核心观点:

主流电池技术迭代的核心是钝化技术不是电极优化;

TOPCon 5 年内市占率远超 50%,其主流地位已得到 InfoLink、集邦和中国光伏行业协会等权威第三方发布数据的印证;

TOPCon 高双面率和优异的低辐照性能带来了更高的发电量,在全球 70% 以上的应用场景具有绝对优势;

TOPCon 2.0 时代到来,天合光能 TOPCon 电池效率将提升 1% 以上和组件功率至少再升 30W;

5 年后将进入叠层时代,TOPCon+ 钙钛矿叠层生命力仍然强劲,将持续引领行业高质量发展。

当天,行业其他四家头部 CTO 出席圆桌会议,他们的观点也与张映斌的观点不谋而合。

TOPCon 产品性能优异,综合发电量增益高达 3.2%

始终以客户价值为中心,TOPCon 产品凭借更高的发电量构筑坚实的价值基石,与高可靠性铸就更高的客户价值。

张映斌表示,TOPCon 为正背双面接触结构,XBC 为交叉指状背接触结构。XBC 结构决定了其正面无遮挡,背面遮挡率和 Poly Si 寄生吸收却远高于 TOPCon。因此 XBC 电池背面效率远低于 TOPCon。根据双面率公式:双面率 = 电池背面效率 / 正面效率可知,TOPCon 双面率高于 XBC,并且通过理论推算及实际测试得出,二者双面率差值约 15%。双面率越高,在双面场景下单瓦发电能力越强。通过模拟不同地面反射率情况下 TOPCon 与 XBC 发电量差异,可见 5%~30% 的地面反射率对应 TOPCon 单瓦发电能力增益为 0.4%-1.09%。地面反射率越高,单瓦发电能力差异越大。

TOPCon 因其低辐照优势,单瓦发电能力高于 BC。TOPCon 电池潜在漏电通道分布在电池四周,漏电风险低,并联电阻大。而 XBC 把正面电极引到了背面,无形之中增加了很多潜在漏电通道。基于目前友商设计,在背面,正负电极栅线有 200 多对以上,所以 XBC 的漏电通道相比 TOPCon 多了很多。同时 XBC 工艺控制难,导致其漏电流水平不仅普遍高且离散度非常大。统计数据表明,当在电池在反偏 12V 的测试条件下,TOPCon 电池漏电流平均约为 0.05 安培,而 BC 电池平均漏电流是 2.5 安培,是 TOPCon 的 50 倍之多;不仅如此,由于 BC 电池的漏电流离散度非常大,很多电池的漏电水平远超 2.5 安培。而漏电流越大,意味着并联电阻越小。根据理论推导和模拟推演,可知电池并联电阻越小,低辐照性能越差。XBC 低并联电阻特性导致其低辐照性能相比 TOPCon 低了约 5%。

另外,众所周知,光伏组件大部分时间都是在低于 1000W/m2 的辐照度下工作,因此低辐照性能越优,组件单瓦发电能力越高。根据青海辐照情况下模拟二者发电能力差异,结果显示由于低辐照优势,TOPCon 比 XBC 单瓦发电能力提升约 1%;而基于常州实证进一步证明了优异的低辐照性能可带来更高的 TOPCOn 发电能力增益。从数据显示,在早上 7-8 点时,TOPCon 相比 TBC 高了 6.9%;晚上在 18-19 点时,相对增益高达 8.3%-8.4%。在目前消纳受限的情况下,早晚电价相对高,因此早晚低辐照发电效率越高,带来的电力价值越大。

TOPCon 具备高双面率和低辐照性能双重优势,据常州地面电站实测数据显示,TOPCon 相对于 TBC 单瓦综合发电增益高达 3.2%。

天合光能 TOPCon 产品的高可靠性和高发电量已得到多方认可。在可靠性方面,天合光能至尊 N 型 TOPCon 产品在鉴衡 UV300 测试中表现优异,衰减率低至 1.6%;6 月天合光能 TOPCon 产品的 UVID 后的衰减率在 RETC 所有的受测组件中最低。此前,天合光能产品曾连续多月蝉联 PV Magazine n 型双面产品户外发电量排行榜第一。

TOPCon 客户价值卓越,在全球 70% 以上的市场具有绝对优势

据张映斌介绍,未来 5 年,全球双面组件市场占比超过 70%。在全球双面场景下,TOPCon 的高双面率及较优的低辐照性能双重优势带来的综合价值远高于 XBC 低 BOS 和低温度系数带来的综合价值。TOPCon 不仅单瓦发电能力比 XBC 高 1.87-3.53%,综合客户价值也高于 XBC 0.06-0.15 元 /W,因而 TOPCon 在全球 70% 以上的市场具有绝对优势。

而在全球单面场景下,在低辐照地区,TOPCon 自身的低辐照价值仍大于 XBC 低 BOS 和低温度系数带来的价值,其综合客户价值比 XBC 高约 0.088 元 /W-0.14 元 /W。XBC 只有在高辐照且高 BOS 的场景下,才具有相对更高的综合客户价值。预计在 2029 年,XBC 市占率仅为 10% 左右,属于相对小众市场。全球典型地区低辐照时长占比超 90%,因此,TOPCon 产品低辐照带来的发电优势在全球绝大部分地区都将得到充分发挥。

行业产能充沛 + 投资收益导向,TOPCon 2.0 时代进一步稳固其主流地位

根据中国光伏协会的乐观预测,未来到 2028 年,全球装机容量为 561GW,但实际的组件需求约为 674GW,而电池的需求约 700GW 左右。据 InfoLink 数据,目前 TOPCon、BC、异质结、PERC 的总产能大概是 1400GW,而到 2028 年 TOPCon 产能将达 983GW,即使 PERC 产能全部退出,先进产能的供需比依然高达 2 倍以上,远超 1.1 倍的供需平衡线,因此电池环节将长期保持产能相对过剩的状态,行业内各企业没有新扩产能必要性和驱动力,TOPCon 产能保持主流供给地位。

光伏电站本质上是投资收益导向型的产品,投资收益属性非常强。根据调研以及友商公布数据来看,单 GW 投资 XBC 要比 TOPCon 高 1 亿 /GW 以上,制造成本大概至少要高 8 分钱到 1 毛钱每瓦。考虑到随着未来技术的发展,成本都有可能继续下降,XBC 与 TOPCon 二者成本差异可能会降低到 5 分 / 瓦或 3-4 分 / 瓦左右就比较困难了。由于 XBC 有一些刚性的成本无法完全消除,包括更高折旧、更厚的硅片、更多银浆、相对低良率及特殊组件封装等。根据测算,XBC 即使在全球高价值市场(高辐照 & 高 BOS),客户价值大约 4 分钱左右。鉴于有客户愿意为了美学买单,初期溢价大概 0.1¥/W,基本可以覆额外成本增加。但随着时间的推移,这个溢价一定会减少。TOPCon 相对 PERC 去年的溢价至少有 1 毛钱或 7、8 分钱每瓦,但是现在只有 1-2 分钱 /W,甚至持平。因此随着时间的推移,BC 的溢价无法一直维持。即使假设未来溢价还能有 5-6 分 /W,在这样的情况下,XBC 的投资至少需要 6 年回本,不算是非常有吸引力的投资,同时也意味着现在新投 XBC 的投资至少要到 2031 年才能回本,那时候光伏行业可能已进入钙钛矿叠层时代了。因此 XBC 投资回报缺乏足够吸引力和动力,TOPCon 的主流供给地位仍然稳固。

未来:TOPCon+ 钙钛矿叠层,持续强劲

从光伏行业过去 10 多年主流电池技术迭代历史不难发现,主流电池技术迭代的核心是钝化技术。

在过去十几年的发展,无论是 PERC 替代 BSF,还是 TOPCon 替代 PERC,光伏技术迭代的核心都是来自于钝化,要么来自于体钝化,要么来自于背面钝化,要么来自于正面钝化。在主流电池技术迭代过程中电极结构也在持续不断优化,主栅线从 2BB 到 5BB、MBB、0BB;副栅线从 50 根到 200 根,但从来没有人认为 5BB 迭代了多晶,也没有人会说 MBB 迭代了 PERC。XBC 从本质来说是电极的极致优化:主栅变为 0,副栅也变为 0。在未来 0BB+ 更多的副栅线可能更加适配钙钛矿叠层 , 行业有些企业说 BC 是终极技术,是电池终极发展方向还是需要谨慎些。

张映斌表示,未来正背接触晶体硅单极电池的发展趋势是叠层。在钙钛矿叠层时代,TOPCon 跟钙钛矿结合未来有望突破 30% 的电池效率。在叠层时代,TOPCon 等两面电极接触结构电池更适合与钙钛矿等形成叠层,而 XBC+ 钙钛矿叠层需要非常复杂的 3T 电路设计,三端子叠层很难进行工业化应用,不利于整个行业持续降本增效。

TOPCon 凭借高双面率和低辐照性能带来了更高的发电量,与其具备的更高可靠性成就更优异的客户价值,牢牢守住其 5 年内的主流地位。天合光能作为 n 型技术的先行者和推动者,坚持不断创新。未来,随着双面全钝化接触、抑制光学寄生吸收及超细栅线等技术的导入应用,TOPCon 2.0 登场,预计天合光能电池效率提升 1.0% 以上,组件功率提升 30W 以上。叠层时代,TOPCon+ 钙钛矿叠层生命力仍然强劲,将持续引领行业高质量发展的新趋势。

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