編者按:組件技術在大硅片和大功率組件的驅(qū)動下得到了更適合的應用場景,但硅片尺寸的變大不是業(yè)內(nèi)核心技術變革,只是在光伏產(chǎn)業(yè)鏈價格大幅下降,組件封裝成本占比提升,行業(yè)進入評價其更注重LCOE的情況下加速了技術演進。預計組件尺寸變化會在1-2年內(nèi)全面落地,2021年之后提效將更多體現(xiàn)在電池環(huán)節(jié),異質(zhì)結電池路線技術是目前降本和提效路徑最清晰的。
2019年8月中環(huán)發(fā)布210mm尺寸大硅片,下半年光伏產(chǎn)業(yè)對于大硅片尺寸的產(chǎn)品的推出普遍認為還需要驗證期。但從2020年起,終端大硅片尺寸的組件產(chǎn)品密集出臺。采用210mm尺寸的組件率先推出,2019年12月東方日升推出首款采用210mm硅片的500W+光伏組件產(chǎn)品。2020年3月東方日升的TITAN500W組件率先通過TUV南德檢測認證。2020年1月天合光能210mm硅片的500W+組件下線,3月中試線量產(chǎn)。
2020年5月,晶科與晶澳集中發(fā)布500W+產(chǎn)品,硅片尺寸在180mm,隆基在近期有望推出500W+產(chǎn)品,硅片尺寸預計為18Xmm。從大硅片尺寸選擇看,分成了明顯的兩個陣營,一體化程度高、硅片產(chǎn)能多的企業(yè)選擇了與現(xiàn)有硅片產(chǎn)能兼容性更好的18Xmm硅片尺寸,硅片產(chǎn)能較少的組件龍頭選擇更大的210mm硅片尺寸。大尺寸組件的產(chǎn)品推出和量產(chǎn)時間銜接快,2020年下半年各家大尺寸硅片組件就會進入量產(chǎn)階段,且各家產(chǎn)能規(guī)劃都較高。
1.1 功率迭代加速,組件新技術全面應用
組件功率在2018年PERC電池進入全面普及前,72片組件的單片功率以每年5瓦左右提升的速度進步,組件新工藝雖然各家都有儲備,但在實際出貨中還是以單晶、扁焊帶、4-5主柵、156mm的硅片為主,硅片技術常規(guī)單晶和多晶并駕齊驅(qū),單晶滲透率穩(wěn)步提升。
PERC與單晶結合快速推動了單晶市占率的提升,在單晶PERC完成全面滲透后,短期內(nèi)電池技術帶來的功率提升速度減緩,功率的提升進入物理提效階段,通過加大硅片尺寸和加大組件版型帶動單片組件功率提升。組件用1年時間從300W時代提升至400W時代,再用一年時間將進入500W時代。之前組件技術在技術迭代與降本中進展偏慢,但在大硅片和大功率組件的驅(qū)動下得到了更適合的應用場景,各家組件新產(chǎn)品對組件新技術均有全面應用。
半片/三分片:半片/三分片組件技術在大尺寸硅片上具備更適合的應用場景,與158mm電池相比,180mm和210mm電池整片面積大幅提升,組件輸出電流主要由單片電池面積決定,不切分的情況下輸出電流將大幅提升,增加組件熱斑及變流器電流失配等潛在風險,從目前主流新產(chǎn)品看,采用210mm硅片的組件產(chǎn)品主要為三分片技術,采用180mm硅片的組件產(chǎn)品主要為半片技術,使大尺寸+大功率組件開路電壓與短路電流更為均衡,兼具實用性和安全性。半片/三分片技術具備更低的陰影遮擋損失,組件發(fā)電溫度低于常規(guī)整片組件2-3℃,硅片切分帶來組件內(nèi)部電流減少降低內(nèi)阻損失,帶來5W以上輸出功率的提升。
疊焊/高密度封裝:隨著材料成下降,組件封裝成本占比快速增加,在同等封裝面積中裝入更多的電池片是降本的重要來源。傳統(tǒng)組件的電池片之間需要保持2mm的距離,隨著焊帶技術和焊接工藝的突破,在新一代500W組件產(chǎn)品中主要采用了高密度封裝和疊焊兩種工藝。高密度封裝通過將電池片之間連接區(qū)域的焊帶壓扁,將片間距縮小至0.5mm,提升組件整體效率,同時對于組件的良率和耐受性控制較好,實際使用過程中電池片隱裂和破損風險較小。疊焊技術將電池片之間小部分重疊,可以將組件效率最優(yōu)化,但對于組件生產(chǎn)工藝和強度控制要求較高,實際使用過程中可能的形變帶來的隱裂風險加大。從已發(fā)布的產(chǎn)品工藝看,晶科與晶澳的500W+產(chǎn)品使用疊焊工藝,天合則采用高密度焊接工藝。
多主柵+圓形焊帶:多主柵技術成熟度,但在156mm硅片的組件中應用率低,主要是提升效率的同時對于發(fā)電量的提升不顯著。但硅片尺寸變大后,如果依舊采取5BB的設計,電流傳輸距離會增加,210mm尺寸的硅片橫向收集路徑會提高30%以上。采用MBB技術降低電池內(nèi)部電阻且電阻分布均勻,提高電流收集能力,減少CTM損失,電流傳輸距離縮短減少隱裂導致的功率損失。電學性能提升使組件功率相對5BB設計提升1%~1.5%。
圓形焊帶提升組件光學利用率,降低電池遮擋面積將更多光線反射到組件表面。圓形焊帶的使用,使得入射光無論從哪個角度進入,都能在焊帶區(qū)域獲得約75%的利用率,而傳統(tǒng)5BB的平焊帶,對入射光的綜合利用率在5%以內(nèi),圓形焊帶的使用帶來組件光學利用率的提升,組件功率相比5BB設計提升1%~1.5%。
1.2 材料降本趨緩,促進大功率組件發(fā)展
光伏硅產(chǎn)業(yè)鏈持續(xù)的技術進步和成本下降,帶動組件成本穩(wěn)步下降。但在疫情影響需求的情況下,2020年下半年交付的組件價格已經(jīng)下降至1.5元/W以下,較年初價格下降20%。從產(chǎn)業(yè)鏈價格看,上游環(huán)節(jié)的價格下降領先組件價格下降,組件交付價格仍在小幅下降中,但目前上游環(huán)節(jié)價格已經(jīng)趨于穩(wěn)定。
上游環(huán)節(jié)在這波降價后繼續(xù)降價的空間有限,硅料成本最優(yōu)企業(yè)的毛利率已降至30%以下,行業(yè)內(nèi)能夠盈利的產(chǎn)能少于一半,硅片環(huán)節(jié)繼續(xù)降價空間預計低于10%,電池價格在4-5月全行業(yè)無盈利,目前價格已經(jīng)企穩(wěn)回暖。因此組件成本中靠硅產(chǎn)業(yè)鏈的絕對成本下降空間已經(jīng)有限,目前電池成本在組件成本中占比僅為50%左右,后續(xù)組件降本更多需要依賴電池提效和單塊組件功率的提升。提效環(huán)節(jié),PERC技術已經(jīng)實現(xiàn)全面滲透,PERC技術本身提效速度趨緩,2020年內(nèi)新的電池技術路線還不能大規(guī)模應用,因此產(chǎn)業(yè)鏈價格的快速下降加速了大尺寸高功率組件產(chǎn)品的推出。
2. 平價時代對LCOE認知提升,大尺寸+高功率組件快速迭代
光伏在全球角度已經(jīng)大范圍進入平價時代,競價模式逐步成為主導。在以往FIT和PPA模式下,業(yè)主對于電站建設成本的考慮較多,而競價模式主導后,業(yè)主對于LCOE的重視程度更高,項目能否中標,項目收益率水平等均與業(yè)主對LCOE的測算和對應的申報電價相關。因此從組件設計的角度,也會從更加重點考慮度電成本降低的角度出發(fā)。
從各家大尺寸組件設計看,180mm尺寸的版型考慮了現(xiàn)有硅片產(chǎn)能的兼容性,210mm尺寸產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)產(chǎn)能都需要重新建設,但不管哪種尺寸,最終組件的面積和重量都比較一致,主要是考慮了運輸和安裝環(huán)節(jié)的兼容性。標準集裝箱尺寸為40寸高柜,尺寸為12*2.35*2.69m,門高為2.58m,考慮20箱裝箱的2層設計和叉車預留空間等,大尺寸組件的長邊應<2390mm,短邊<1135mm。各家的500W組件產(chǎn)品基本都盡量貼近這個最優(yōu)尺寸去設計版型。
各家組件龍頭企業(yè)產(chǎn)品型號順利推出,在度電成本下降的驅(qū)動下預計大尺寸+高功率組件的迭代會較快完成,大尺寸組件將推動電池+組件產(chǎn)能的投資強度在2020年維持較高水平,預計PERC電池產(chǎn)能投放量與2019年基本持平。
3. 大尺寸+高功率只是開始,提效降本是行業(yè)發(fā)展核心
從度電成本下降角度,大尺寸+高功率只是開始,硅片尺寸的變大不是業(yè)內(nèi)核心技術變革,只是在光伏產(chǎn)業(yè)鏈價格大幅下降,組件封裝成本占比提升,行業(yè)進入評價其更注重LCOE的情況下加速了技術演進。從各龍頭組件企業(yè)規(guī)劃看,明年大尺寸組件產(chǎn)品就會加速量產(chǎn),且考慮到運輸和安裝的最優(yōu)尺寸,尺寸方面繼續(xù)提升的空間不大,因此預計組件尺寸變化會在1-2年內(nèi)全面落地。
光伏硅產(chǎn)業(yè)鏈價格在本輪下跌后短期內(nèi)大幅降低的可能性較低,組件封裝材料價格都比較穩(wěn)定,且在雙面雙玻趨勢下,玻璃和膠膜的單位成本還有所提升,因此單塊組件絕對成本在未來1 -2年內(nèi)繼續(xù)大幅下降可能性較低,在組件絕對成本下降具有難度的情況下,通過電池提效和雙面率提升來實現(xiàn)度電成本下降將成為后續(xù)光伏降本的最核心因素。
從電池技術路線變遷角度,我們認為異質(zhì)結商業(yè)化的路徑已經(jīng)拉開大幕,2021年起異質(zhì)結電池有望進入量產(chǎn)期。在效率提升空間、發(fā)電量、衰減等方面異質(zhì)結都是現(xiàn)有電池技術中表現(xiàn)非常突出的,隨著設備國產(chǎn)化和材料國產(chǎn)化,異質(zhì)結電池成本將進入快速下降期。
異質(zhì)結量產(chǎn)的核心首先在于設備國產(chǎn)化,進口異質(zhì)結設備整線的初始投資在7-8億/GW,較PERC產(chǎn)線高出3倍,電池企業(yè)投資回收期拉長。國內(nèi)各家設備企業(yè)在異質(zhì)結產(chǎn)線核心設備PECVD環(huán)節(jié)研發(fā)進度較快,在2020年底前樣機預計能夠推出,預計PECVD環(huán)節(jié)單GW投資能夠降至3億元以內(nèi),合計異質(zhì)結設備單GW投資降至5億元左右,較進口整線設備下降近50%。
根據(jù)我們測算,異質(zhì)結組件價格較PERC組件價格高0.3元/W以內(nèi)時,終端電站的度電成本就能達到一致。目前PERC環(huán)電池非硅成本在0.2元/W左右,異質(zhì)結電池非硅成本預計在0.5元/W左右,其中銀漿成本在0.2元/W左右,較PERC高0.1元/W以上。在電池多主柵技術和組件焊接技術方面的提升將帶動銀漿耗量大幅下降。銀漿和靶材國產(chǎn)化路徑清晰,異質(zhì)結產(chǎn)線的逐步投產(chǎn)也將推動國產(chǎn)輔料形成規(guī)?;a(chǎn)品,成本有持續(xù)下降空間。預計2021年異質(zhì)結電池非硅成本將降低至0.4元/W以內(nèi),2021年起異質(zhì)結電池就將具備一定經(jīng)濟性。
隨著產(chǎn)業(yè)化后產(chǎn)業(yè)鏈降本和效率持續(xù)提升,2022年異質(zhì)結電池非硅成本有望降至:0.3元/W左右,和PERC非硅成本差距縮小至0.15元/W以內(nèi),考慮到更高的效率和發(fā)電優(yōu)勢,異質(zhì)結電池較PERC電池具備0.2~0.3元/W的溢價空間,異質(zhì)結產(chǎn)能的投資回收期將縮短至3年以內(nèi),且持續(xù)提效的方向和成本下降路線清晰。預計2020年內(nèi)能看到GW級別的國產(chǎn)設備訂單落地,2021年起異質(zhì)結將進入量產(chǎn)期。
國內(nèi)電池企業(yè)對于異質(zhì)結電池的產(chǎn)能規(guī)劃逐步清晰,2021年起量產(chǎn)產(chǎn)線落地。設備龍頭企業(yè)梅耶博格發(fā)布公告將籌資1.65億瑞士法郎,通過建立大規(guī)模電池和組件生產(chǎn)基地的方式,從生產(chǎn)設備的供應商轉變?yōu)榧夹g領先的太陽能電池和組件制造商。梅耶博格將利用異質(zhì)結/Smartwirc專利技術生產(chǎn)自用設備,預計新工廠2021年上半年正式投產(chǎn),一期產(chǎn)能400MW,計劃到2022年將電池和組件產(chǎn)能提高至1.4GW和0.8GW。梅耶博格已獲得歐洲和美國市場潛在客戶合作意向書,預計每年將購買超過 2GW電池和組件,表明歐美市場對于異質(zhì)結產(chǎn)品已有較高接受度。
降本增效是行業(yè)發(fā)展核心,2020~2021年大尺寸組件實現(xiàn)快速切換,2021年之后提效將更多體現(xiàn)在電池環(huán)節(jié),異質(zhì)結電池路線技術是目前降本和提效路徑最清晰的,看好異質(zhì)結電池在2021~2022年加速滲透。
原標題: “大”時代,哪些光伏新技術脫穎而出?