电池组件

站定210 抢道异质结——东方日升的“终极一战”

2020-06-18 09:10:28 北极星太阳能光伏网(独家) 作者:燕七

“2020年,光伏产业逐渐由政策主导转变为市场主导,而从技术变革的角度来看,这一年刚好又是光伏正式实现半导体化的一年,整个产业生态都在改变。对于企业而言,2020年到2023年是最后一战,这一战打赢了的企业才能成为真正的寡头。”

结合当下“大尺寸”、“异质结”、“BIPV”三大领域的风起云涌,或许更能理解东方日升副总裁黄强博士所描述的产业变革。未来之战号角响起,光伏企业避无可避。

210向下兼容180,面向终端客户的最优解

多年来,光伏硅片尺寸一直在跟随半导体行业晶圆尺寸发展的步伐,与之不同的是,半导体硅片自2005年应用12英寸直径后,已经维持了15年的稳定,12英寸大硅片(对应方片210mm)已成为半导体行业的标准尺寸,而光伏硅片的大尺寸之争却在不断升级。

2019年,硅片巨头隆基和中环先后推出166mm和210mm产品,将大硅片之争推向风口浪尖。同年12月,距中环210mm硅片发布仅4个月,东方日升率先发布了以210mm硅片为基的组件新品,就在发布会结束不到3个月的时间,东方日升210mm组件正式实现量产。

而随着天合光能的加入,166mm与210mm长达近半年的尺寸之争陡然进入实战阶段。2020年5月,晶澳、晶科、隆基三家一体化企业先后发布18X组件,至此大尺寸阵营再添一军,业内将之称为“晶晶隆”与“天升环”的大尺寸对决。

面对复杂的尺寸变换,东方日升为何提前站队?黄强表示,这是站在终端用户角度的自然选择。“终端用户并不关心使用的是166,180还是210mm尺寸,他们关心的是如何实现更低成本更高效率。而在这两个诉求上,主要有三个重要考量点,硅片的尺寸,硅片的薄厚以及硅料边皮的利用率。”

黄强进一步解释,对PERC而言,在这三个考量点中,影响最低的是硅棒的边皮利用率,其次是硅片的薄厚,对整个产业链通量造成重大影响的是超大面积。在黄强看来,180mm是166mm和210mm竞争进程中催生的一个新产物,它代替了166mm缩短了与210mm的差距,但是却没有办法消除差距,这个差距是20%左右的生产效率。

“对于新增产能210mm产线或许不是100%完美的,但是它至少抓住了80%的重要性。对产业链而言,最理想的状态是每一个环节都是最优化的,但如果实现不了,首先要满足终端客户,把终端客户利益最大化放在第一位。”

从产业链的推动这一层面来看,硅片尺寸变换对组件企业的影响有限,对电池企业的影响较大。如果不能在设备的生命周期里获得投资回报,将造成很大的资源浪费,因此电池企业的产线选择更加谨慎。两大电池巨头通威、爱旭在2019年先后布局了166mm和210mm产线,近期这两家企业又分别募资42亿和25亿元加码210mm项目。反观新星18X产线则是垂直一体化企业在布局,尚未见专业化电池企业参与。

黄强表示,“光伏产业是类半导体产业,它最终要和半导体产业融合。12英寸的晶圆在半导体行业已经稳定了15年,光伏产业在未来十年也会有一个稳定的尺寸。210mm电池、组件产线可以向下兼容18X,兼顾拉晶企业的历史资产,因此,大概率18X会成为210的一个组成部分,企业在订单上更加灵活。”

根据行业机构PV InfoLink的报告,210mm组件在硅片、电池及组件端不存在产能瓶颈,预计今年年底210mm组件的产能将超过25GW。

“后浪”异质结将至,实现超薄超大是关键

理想状态下光伏产品应该同时满足超薄、超大、超高效三个关键点,在210mm硅片加持下PERC电池已经实现了超大化,但由于P型电池自身结构等限制,导致其在实现薄片化上困难重重,相对而言以异质结为代表的N型电池更容易和薄片化技术兼容。

据了解,异质结电池在转换效率、提效空间、发电能力、工艺流程等方面有明显优势。早在10年前我国光伏企业便开始了异质结的研发,2018年前后光伏设备、材料、电池企业纷纷进场,并公布了相关量产规划,异质结随之进入爬升期。2020年以来主流电池组件企业陆续开启中试线,设备国产化正在加速。据统计5月底以来已有4家企业公布了9GW异质结扩产计划。前不久阿特斯宣布在嘉兴建设异质结中试线,正式入局HIT。

而在全球前十光伏组件企业中,东方日升是唯一一家率先实现量产异质结组件,并在白城领跑者基地中有25MW项目应用的企业。黄强表示,“东方日升的产业布局从来不局限于当下,而是考虑到光伏产业未来3-5年的变化。异质结电池和双面电池的发展逻辑类似,三年前双面电池的市场份额与现在相比可以说是喷发式的增长。这种变化源自产品价值市场认知的滞后性,只有经过市场验证后产品价值才会得到体现进而受市场追捧。”正是这一前瞻性布局让东方日升得以在异质结赛道领跑。

关于异质结电池对结构、成分更加敏感,如何保证产品的可靠性问题。黄强认为,在这方面组件端对异质结电池推动非常关键。由于异质结的工艺窗口相对较窄,因此在管控上要有整体的、严格的要求。“另外产品的可靠性是设计出来的,以东方日升去年发布的9BB半片异质结电池组件为例,在焊接端浆料和导线是一个合金设计,这种设计比导电胶更为稳定。”

2020年是异质结商业化的关键阶段,目前异质结量产平均效率普遍在23%以上,产线最高效率突破24%。而从投资来看,1GW异质结设备投资成本从去年的9亿元下降至如今的5-7亿元,随着国内越来越多的企业参与竞争,成本将会有快速的下降。

黄强认为异质结时代将比想象中来的更快,尤其是异质结电池兼容薄片化的特性,更加容易实现弯曲及柔性,更能贴合建筑结构,在BIPV项目应用上有广阔的前景。黄强指出,异质结电池如果要想在主战场做竞争必须要兼容超大超薄,且二者互相不影响。在这方面东方日升已经做了充足的准备,将会为业内带来惊喜。

回归产品本质 用包豪斯理念打造BIPV

在异质结乘风而来的同时,BIPV成为2020年光伏行业另一个热搜。尤其自特斯拉将太阳能屋顶业务推广至中国之后,概念股一路飘红,光伏企业对BIPV的投资热情再次爆发。

实际上,BIPV概念早在2010年左右便兴起,但是直至近两年才取得实质性进展。在黄强看来,BIPV“翻红”的原因有三点,第一得益于分布式市场份额显著提升。第二是光伏成本的降速很快,光伏材料的成本有了和其他建筑材料PK的空间。第三则是特斯拉光伏屋顶在中国的推广,进一步刺激了BIPV的发展。

作为国内较早一批从事光伏发电业务的企业之一,东方日升的BIPV项目早已进入实证阶段。2019年8月底东方日升常州金坛厂区2MW BIPV实现并网,据黄强介绍,该项目总投资820万,年均发电量约为200万千瓦时,内部投资收益率可达14.8%。

谈及对BIPV的理解,黄强认为一定要抓住BIPV的产品本质。产品最终是要围绕客户价值的,而不是围绕自己的技术。当BIPV在幕墙以及分布式屋顶上与其他产品竞争时,有没有竞争力是关键。这就要考虑客户看中的是发电效益还是美观体验。“比如欧洲市场的客户更关注BIPV的美观度,对于成本并不是很敏感。这也是特斯拉产品在欧美地区受欢迎的原因。而中国的用户相对来说更重视项目的发电效益。”

黄强介绍,东方日升BIPV的产品设计借鉴了包豪斯理念,即通过简化产品设计来增加产品的功能。常州厂区的BIPV项目就是采用这个理念,通过对光伏组件边框支架做深度设计,实现隔热隔水、透光发电。黄强表示,这种设计方式已经得到业内的认可,并且有望形成主流。

而从当前企业的BIPV项目组件选型来看,薄膜组件、晶体硅组件等各不相同。黄强表示,长远来看光伏建筑要兼顾成本、效益及美观度。在发电效率上异质结电池量产效率已经突破24%。如果和钙钛矿电池叠层结合效率实现30%以上难度不大,在效率提升的同时又大幅降低了封装成本,以异质结为基础的BIPV产品将更受高端用户青睐。

近年来,包括国家和地方层面陆续出台了支持绿色建筑的相关政策,BIPV作为绿色建筑的主流形式,正在迎来前所未有的发展机遇。黄强提醒,在开发BIPV项目时安全性尤为重要。另外当企业间的竞争最终体现在产品端时,企业还要做好专利保护相关工作。


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