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巨头位置不稳,光伏产业生变
作者:张麟 2024-01-26

面对涌现的新型电池,没有人能够准确预测未来。


作者|张麟

编辑|王博


进入2024年还不到一个月,光伏产业就开始了新一轮的洗牌。


去年底开始,就有光伏企业大规模裁员的消息传出,部分企业的裁员比例甚至高达20%。


面对汹涌的舆论,光伏巨头也坐不住了,隆基绿能表示:“市场变化很大,企业会根据经营情况、市场环境变化和未来产业结构调整,做相应的资源分配。”晶澳科技、晶科能源等也陆续对相关传闻做出了回应,但都否认了裁员消息。


裁员更像是一个产业的“晴雨表”,无论传言是真是假,都已经反映出光伏产业出现了产品内卷和产能过剩的情况。


除了产能本身,新型电池的突然涌现也是打破光伏产业原来的平静局面的一大动因。就电池种类而言,曾经的PERC电池开始逐渐失去绝对的市占比优势,TOPCon、异质结(HJT)、钙钛矿电池成为了行业新宠,企业不得不开始新一轮的技术竞赛。


新的技术也催生出了新的企业,一些“小公司”开始利用技术积累和资本扶持入局光伏市场,即使隆基绿能、晶科能源等巨头企业已经在加速新型光伏电池的落地应用,但在技术换代的产业节点上,新公司也有了和老牌企业同场竞技的实力。


技术革新让光伏产业进入了新的周期,产业格局再次生变。


1.新周期的开始


根据国家能源局发布的全国电力工业统计数据,2023年1-11月光伏新增装机163.88GW,同比增长149.4%,国内光伏新增装机量超出市场预期。第三方研究机构统计,2023年光伏新增装机量约为216GW,几乎是近四年的光伏新增装机量的总和。


而PERC电池是帮助国内光伏产业高速发展的最大推力。


2016年以前,国内光伏市场还是BSF(铝背场)电池的天下,但随着PERC技术的发展,这种成本更低、转换效率更高、制造工艺更简单的电池迅速崛起并占领市场。根据中国光伏行业协会公布的数据,2021年PERC电池的市占率已经达到了91.2%。


PERC电池虽然目前仍占据大量的市场份额,但并不是光伏行业的最终解决方案。以TOPCon、异质结(HJT)等电池为代表的N型电池(PERC为P型电池,这是根据电池硅片类型的不同划分出的不同产品)已经开始落地,并被认为是未来光伏产业的主角。


从时间线上来看,PERC电池的应用成熟期也不过短短5年,其23%左右的转化效率曾让中国光伏产业进入了新的阶段,但目前被产业寄予厚望的新型光伏电池的理论转化效率都在27%以上,钙钛矿电池的理论转化效率甚至高达30%。


某央企旗下光伏企业董事长王汉涛就对「甲子光年」表示:“中国的光伏产业基本上5、6年就会有一次技术迭代,PERC电池的转化效率已经很难再提升。”


2022年被业内人士认为是新型光伏电池的应用元年。从数据上来看,2022年,新投产的光伏电池产线虽然仍以PERC电池为主,但下半年起部分N型电池产能陆续释放,截至年底,PERC电池市场占比下降到了88%,N型电池占比合计达到了9.1%。


目前几乎所有的大厂都开始针对N型电池进行了扩产,希望用技术转化的来持续巩固自身的行业地位。例如晶科能源曾在2022年年报中披露,其2023年组件出货量目标为60-70GW,其中N型出货占比为60%。


同时,根据行业咨询机构InfoLink Consulting发布的报告显示,尽管2023年PERC仍有约60%的市场份额,但随着N型电池技术的快速渗透、以及薄膜技术维持稳定份额,2024年PERC市占率将可能被压缩至30%以内。


资本市场也伺机而动,通过资金支持参与到了这场刚刚开始的光伏产业变革中。


东方财富数据显示,2023年上半年,60家光伏企业发起了共计近2000亿元的再融资。同时财联社创投通数据显示,2020年至2023年前三季度,光伏领域一级市场共计发生投融资事件164起,其中16笔融资金额超过10亿元规模;A轮以前的早期轮次占比较大,共计83起。


光伏电池的研发也是一个烧钱的游戏。


根据光伏产业门户网站索比光伏网的统计,2022年国内71家光伏企业研发费用总额达到130亿元,占总营收的2.41%,平均增速达到36.65%;通威股份、隆基绿能等头部企业,2022年在N型电池技术的研发上的投入在4-7亿不等。


在光伏电池技术革新的新周期中,拥有资金实力和技术实力的企业,开始准备从光伏巨头的餐盘中抢来一杯羹。


2.路线之争


长期来看,未来哪种新型光伏电池会成为市场主流?关于这个问题业内仍然没有达成一致。


中国新能源电力投融资联盟秘书长彭澎对「甲子光年」表示,未来可能会有一类电池占据绝大多数的市场份额,就像目前的PERC电池一样。


但产业内也有不同的声音,王汉涛就表示,未来的光伏市场或许会出现多种电池技术并行的局面,例如BC电池更适合在分布式光伏场景中应用,异质结电池更适合用在光伏电厂中,国内与国外情况也会不尽相同。


上海交通大学太阳能研究所教授、博士生导师沈文忠认为,在未来比较理想的情况下,BC、TOPCon、异质结会成为三分天下的局面,不同客户会有不同选择。


但短期来看,几乎所有人都认为在新型光伏电池中TOPCon会率先得到发展。


国际半导体产业协会(SEMI)中国光伏标准技术委员会主席宋登元则曾公开表示,到2030年,以TOPCon和异质结为主的N型电池技术的市场份额将超过50%。中国光伏行业协会也做出预测,到2025年TOPCon电池的市场份额将达到35%。


看好异质结电池的王汉涛甚至也认为TOPCon电池会率先得到大规模应用。


王汉涛对「甲子光年」说:“TOPCon电池的产能今年基本上就会大量释放,去年号称是700GWh,但是实际的产能可能在200GWh左右,但今年可能就要超过500GWh了。所以今年TOPCon电池会占到光伏电池产业的半壁江山,它是新一代(光伏电池)技术里率先跑出来的。”


为什么TOPCon电池能够率先突围?这或许和技术无关。


TOPCon电池虽然为N型电池,但其生产门槛低,且与P型电池产线有着很高的兼容度。TOPCon工艺只需在P型电池产线上增加3至4道工序,能够让企业充分利用原有设备,从而大幅节省投资支出。


根据浙商证券的相关报告,目前新建TOPCon产线设备投资额为1.8-2.3亿元/GW,从PERC升级至TOPCon的设备投资额仅需0.6-0.8亿元/GW。王汉涛表示,TOPCon产线的投资额不高,同时光伏大厂本身也在进行从PERC电池到新一代电池的改革,相较于研发其他类型的新电池,从PERC到TOPCon的转化过程比较容易。


但生产流程的承接性有可能让TOPCon电池“成也工艺,败也工艺”。


在增加工序后,TOPCon的工序达到了12-13道,工艺流程变得非常长,这客观上增加了设备、人员的把控难度和工艺难度,并会直接影响良品率。同时受制于PERC电池的工艺路径,TOPCon电池的硅片尺寸受限,目前主流产品为180mm。


某光伏电池产业人士就向「甲子光年」透露:“TOPCon电池现在宣传的比较好,但从实际情况来看它的稳定性和良品率还是存在一些问题。”


就工序而言,异质结电池是新一代光伏电池中最少的,仅有制绒、非晶硅沉积、TCO沉积、丝网印刷4道。这种极简的制作方法也是很多企业将异质结电池作为主要产品进行布局的原因。


“异质结电池是有优势的,工序很少并且转化效率高。”王汉涛说,“目前国内规划了相应产能的公司有几十家,2023年真正能够有产品出来的大概在十家以内。”


王汉涛十分明确地表示TOPCon的快速起量会给异质结电池厂家造成短期冲击,并表示2023年会是光伏电池市场打乱仗的时候,大量TOPCon电池的产能释放会造成价格压低,异质结的优势将会被这种价格波动所埋没。


“到2025年,异质结电池才会开始逐渐起量。”王汉涛对「甲子光年」说。


3.异质结的未来


异质结电池规模化量产应用的最大阻碍是成本,这几乎是一个任何环节都很贵的电池。


2020年以前,国内几乎没有能够提供异质结生产设备的供应商,设备主要由梅耶博格、YAC、AMAT、日本住友等外资品牌提供,每GW设备成本达到了近20亿元。


此后随着国内光伏产业发展,生产设备端开始进行国产化,目前异质结电池产线的每GW设备成本在4-4.5亿元,但仍属于前期一次性投入非常高的水平。


王汉涛表示,异质结电池的设备端在国产化,不仅装备需要国产化,一些关键的工艺技术也要国产化,才能让整体的制造成本降下来,进而扩大应用规模。


在材料端,异质结电池同样面临着很大的成本压力。


中国光伏行业协会的数据显示,2021年,P型电池正面银浆+背面银浆消耗量约96.4mg/片,TOPCon电池正面银浆+背面银浆消耗量约141.3mg/片,而异质结电池双面低温银浆消耗量约190mg/片,是目前光伏电池里最高的。


“异质结电池的材料端也偏贵,本身银浆的用量就比别的电池要高,更何况异质结电池还要用低温银浆,成本还会有提升。”王汉涛对「甲子光年」表示。


由于异质结电池的制造过程需要将温度控制在一个较低的水平,因此无法使用传统的高温银浆(500℃以上)进行烧结,而低温银浆的成本较高,且国产化程度同样不足。


本翼资本的行业报告中指出,2021年国内高温银浆价格约5000-5500元/kg,而低温银浆价格约为6500元/kg,价差超过1000元/kg。


目前研发生产异质结电池的企业基本都在利用“银包铜”技术来降低低温银浆的用量,在转化效率受影响程度可控的情况下降低电池成本。


东海证券在2023年9月发布的研报中表示,在异质结电池材料端,企业正在利用银包铜等技术通过金属铜替代金属银的方式减少银粉耗量,现阶段银包铜浆料中银含量一般为40%-50%,未来仍有进一步下降的空间。


但王汉涛认为“银包铜”仍然不是降低成本的最优解,在与「甲子光年」交流中,他表示企业应该研发全铜栅线的异质结电池。


王汉涛对「甲子光年」说:“在光伏电池端的非硅成本里,金属化成本大约可以占到70%,也就是说金属化成本将占到整个电池的至少三分之一,银栅路线是无法彻底降低成本的。”王汉涛补充道:“如果按照异质结电池片每片成本8毛钱来算,用铜代替银至少能让成本降低8分钱,相当于降低了十分之一。”


铜栅线异质结电池的理论基础比较简单,最关键的步骤也只是蚀刻和电镀。但光伏电池产业有规模化的要求,尤其是希望尽快上量降低成本的异质结电池,对规模化的需求更加强烈,这使得连续电镀的技术难度开始增加。


从市场情况来看,2022年开始有部分公司实现铜栅线成果转化以及工艺突破,目前有少数几家公司实现了铜栅异质结电池的量产。


同时,广发证券、天风证券等券商的研究报告显示,铜栅线代替银栅线已经形成一种趋势,在节省了纯银的低温银浆后可带来成本的降低,但HJT铜电镀的图形化路线尚未最终确定。


无论是设备端还是材料端,企业都在通过技术研发使异质结电池的成本下降,一旦成本具有和其他类型光伏电池的竞争能力,异质结电池的高转化率和简单的制造工艺的优势将迅速凸显,这也是很多企业押宝异质结电池的重要原因。


而对下游客户来说,电池类型和先进程度往往是要滞后考虑的,其最关心的就是成本。因此我们看到,异质结电池的短期发展方向就是利用各种手段,在各种环节降低成本。


成本的降低和规模的扩大是一个闭环,这个闭环关乎异质结电池的未来。


*王汉涛为化名


(封面图来源:电视剧《三国演义》)


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