HJT 异质结电池:产业化临近、规划产能超 60GW,将取代 PERC 成为第 三代电池片技术

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HJT给我的感觉,和之前的储能有点像

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HJT 电池:产业化临近、规划产能超 60GW,将取代 PERC 成为第 三代电池片技术

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。

对比 PERC 电池,HJT 潜力巨大,将成为第三代电池片技术主流。据我们综合测算, HJT 在 25 年全生命周期综合发电量较 PERC 高 15%-20%。

1) 转换效率更优:HJT 效率潜力超 28%,远高 PERC 电池。受 P 型单晶电池自身材 料的限制,PERC 电池转换效率已接近天花板,而 HJT 最高转换效率已超 26%(日 本 Kaneka 曾创 26.63%,国内最高为汉能的 25.1%),长期有望超 28%,效率优 势明显。

HJT 异质结电池:产业化临近、规划产能超 60GW,将取代 PERC 成为第 三代电池片技术

2) 工艺流程更简化,降本空间更大:HJT 为低温工艺,在硅片成本(利于薄片化 和减少热损伤)和非硅成本(燃料能源节约)上均更优。同时,HJT 只需 4 道 工艺,相比 PERC(8 道工艺)和 TOPCon(9-12 道工艺)成本更低。

3) 光致衰减更低:HJT 电池 10 年衰减率小于 3%,25 年发电量下降仅为 8%,衰减 速度远低于 PERC 及 TOPCon 电池。

4) 低温系数、稳定性高:在 82 摄氏度环境下,HJT 光电转换效率比传统组件高出 13%。

5) 双面率更高:HJT 为双面对称结构,双面率有望提升至 93-98%(PERC 和 TOPCon 均在 80%附近,但很难再提升),可获得 10%以上的年发电量增益。

回顾历史:异质结(HJT)电池最早由日本的三洋(Sanyo)公司于 1990 年研发,专 利保护于 2010 年过期。在过去 30 年间,产业经历了萌芽期、实验室阶段、初步的 商业化阶段和逐步的产业化阶段。

据不完全统计,目前 HJT 国内规划产能超 60GW,新老电池片厂商均有开始布局。安 徽华晟(500MW 量产线)、明阳智能(5GW 规划)、金刚玻璃(1.2GW 规划)、爱康科技 (3.4GW 招标规划)、润阳集团(5GW 规划)等已纷纷开始布局,历史包袱较轻。传 统电池片厂商中,通威股份(金堂 1GW 量产线)、晶澳科技、东方日升、阿特斯、天合光能等 也已相继进入,加速从 PERC 向 HJT 的转型。

展望未来:预计 2020-2021 年将成为 HJT 投资元年,行业扩产规模将达到 10-15GW。随着设备国产化、银浆和靶材成本的降低、以及转换效率提升带来的“增效+降本” 效益凸显,2022 年行业将进入快速爆发阶段、扩产规模有望达 30GW 以上。

3.2.

HJT 设备:多技术路线“百花齐放”,国产设备厂将强力推动产业化 进程

HJT 4 大工艺步骤:制绒清洗、非晶硅薄膜沉积、TCO 制备、电极制备,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%。

HJT 异质结电池:产业化临近、规划产能超 60GW,将取代 PERC 成为第 三代电池片技术

1)制绒设备:主要是利用化学制剂对硅片进行清洗和表面结构化,核心设备是湿式化学清洗设备。

主要厂商:日本 YAC、德国 Singulus、德国 RENA。捷佳伟创的清洗设备已完成样机并交付。

2) PECVD(非晶硅薄膜沉积):该步骤取代了传统 PERC 工艺中的扩散工艺,是构造异 质结结构的关键,难度、壁垒最高,价值占到全部设备的 50%,为异质结设备的核 心。 从技术路径上:板式 PECVD 是目前主流,管式 PECVD、Cat-CVD 具潜力。国外厂商 包括:梅耶博格(已不对外提供)、应用材料等。国内厂商包括:迈为股份、金辰股份、捷佳伟创、理想能源、钧石能源等。

板式 PECVD:将多片硅片放置在一个石墨或碳纤维支架上,放入一个金属的沉积 腔室中,腔室中有平板型的电极,与样品支架形成一个放电回路,在腔室中的工 艺气体在两个极板之间的交流电长的作用下在空间形成等离子体,分解 SiH4 中的 Si 和 H,以及 NH3 中的 N 形成 SiNx 沉积到硅表面。优势:技术最成熟,易实现大 面积均匀性,材料缺陷态密度低。

管式 PECVD:使用像扩散炉管一样的石英管作为沉积腔室,使用电阻炉作为加热 体,将一个可以放置多篇硅片的石墨舟插进石英管中进行沉积。优势:相比板式 PECVD,成本端有更大的下降空间。

CAT-CVD:源气体分子在真空室中通过加热的催化剂进行催化裂化反应分解,并将 裂解的物质输送到基材上形成薄膜。优势:相比传统 PECVD,转换效率提升潜力 大,对于源气体的利用率在 80%以上。且 Cat-CVD 理论上可在热丝两侧同时沉积, 生产速度更快。

HJT 异质结电池:产业化临近、规划产能超 60GW,将取代 PERC 成为第 三代电池片技术

3)TCO 薄膜设备-PVD/RPD:技术壁垒低于 PECVD,主要包括 RPD 和 PVD 两种的技术 路径设备。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,但是受制于日本住友公司对设备和靶材的垄断,成本较高。

国外厂商包括:瑞士 Meyerburger、德国 Vonardenne、德国 Singulus、日本住友等。

国内厂商包括:迈为股份 PVD(MUP8K)设备已达到 8000 片/小时产能。捷佳伟创通过与日本住友合作也具备了 RPD 设备的供应能力,工艺成熟,并推出了 PAR (RPD+PVD)二合一设备、在转换效率和成本端取得平衡。钧石能源、理想万里晖均有 PVD 设备布局。

4)丝网印刷机:包括丝网印刷(包括丝网印刷机,烧结炉,分选机)和电镀铜电极 两种技术路线,目前以丝网印刷为主流。电镀铜电极相较而言更便宜,但是工序较 多、工艺复杂、有废水处理难等问题,目前参与厂商较少。

国外厂商包括 Baccini(AMAT 的子公司)等。

国内厂商:迈为股份占主导地位,捷佳伟创、金辰股份也推出了相关产品。

目前,HJT 设备 4 大环节均已实现国产化。国内电池设备厂商(迈为股份、捷佳伟创、金辰股份、 钧石、理想)已纷纷在 HJT 不同工序环节布局,实现小批量订单销售,推动 HJT 电 池行业加速前进。

HJT 技术壁垒高、成本优化空间大,只有将设备做到极致的企业能最终胜出。行业可能类似 PERC 时代,形成 2-3 家寡头垄断的竞争格局。

重点异质结设备相关上市公司:

迈为股份(PERC 丝网印刷+HJT 电池片设备);

捷佳伟创(PERC+HJT+TOPCon 电池片设备);

金辰股份(光伏组件设备;HJT+TOPCon 电 池片设备);

上机数控(异质结 N 型硅片切片机+异质结薄片化 N 型硅片)

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