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N型开启电池发展新阶段,成新一代技术发展方向

前言:从目前技术发展来看,N型将成为下一代电池技术的发展方向。

据中国光伏协会统计,2020年PERC电池市占率达86.4%,由于P型电池转换效率已接近理论极限,以TOPCon、HJT和IBC等为代表的N型电池有望成为未来主流技术。2021年将是N型电池加速量产的关键时点,开启电池发展新阶段。

新材料情报NMT | 分析|N型开启电池“分野时刻”

N型电池技术快速发展

晶硅电池技术是以硅片为衬底,根据硅片的差异区分为P型电池和N型电池。其中P型电池主要是BSF电池和PERC电池,N型电池目前投入比较多的主流技术为HJT电池和TOPCon电池。

1)P型电池,传统单晶和多晶电池主要技术路线为铝背场技术(Al-BSF),目前主流的P型单晶电池技术为PERC电池技术,该技术制造工艺简单、成本低,叠加SE(选择性发射技术)提升电池转换效率;

2)N型电池,随着P型电池逐渐接近其转换效率极限,N型将成为下一代电池技术的发展方向。N型电池具有转换效率高、双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点,主要制备技术包括PERT/PERL、TOPCon、IBC等。

过去五年,PERC成为目前主流电池技术。PERC技术产业化时间不长,电池效率提升速度较快。但单晶PERC电池平均量产效率超22.8%,已逐渐接近24.5%极限效率,电池厂商研发重心已经逐步转向新的技术,PERC技术正式进入变革后周期。

N型电池转换效率高,有望替代P型电池成为发展主流。从目前技术发展来看,P型PERC电池已经迫近效率天花板,降本速度也有所放缓。而N型电池效率天花板较高,电池工艺和效率提升明显加快,随着国产化设备成本不断降低,预计将成为未来主流的电池技术路线。目前实现小规模量产(>1GW)的新型高效电池主要包括TOPCon、HJT和IBC三种。同时,N型电池技术组成的叠层电池,转换效率将有进一步提升的空间。

新材料情报NMT | 分析|N型开启电池“分野时刻”

N型电池优势显著

针对PERC、TOPCon和HJT这几种主流的技术路线,从效率、成本及工艺角度对比:

从效率角度看,TOPCon电池的极限理论效率达到28.7%,高于HJT的27.5%和PERC的24.5%。而从目前量产效率看,PERC已经达到23%附近,TOPCon和HJT已经超过24%,但距极限效率仍有一定差距,效率提升的空间更大;

从工艺角度看,PERC目前最成熟,TOPCon需要在PERC产线上增加扩散、刻蚀及沉积设备改造,成本增加幅度小;而HJT电池工艺最简单、步骤最少(核心工艺仅4步),但基本全部替换掉PERC产线,IBC电池工艺最难最复杂,需要使用离子注入工艺提供生产技术门槛;

从成本角度看,PERC产业化最快成本低,TOPCon电池兼容性最高,可从PERC/PERT产线升级,IBC次之,HJT电池完全不兼容现有设备,需要新建产线,较PERC成本高2.5亿元,较TOPCon成本高2亿元,成本仍有下降空间。

新材料情报NMT | 分析|N型开启电池“分野时刻”

N型电池龙头厂商受益

奥特维公司是全球光伏组件串焊机龙头,全球市占率约60%-70%,受益于光伏装机提升+串焊机技术高频迭代,预计2021-2023年串焊机年均市场空间超50亿元。储备CVD等电池片设备技术,同时布局印刷机、光注入退火炉等电池片设备技术,有望通过技术研发+客户优势进一步拓展TOPCon电池设备业务,夯实光伏主业发展。

帝尔激光公司系精密激光加工设备龙头,截至2018年,主要光伏电池厂商的PERC工艺产能中约77%采用了公司的设备,SE工艺产能中约86%采用了公司的设备,市占率第一。

迈为股份公司依托真空、激光、印刷三大技术,打造九宫格业务布局,目前已初步完成光伏设备平台建设。公司通过自研PECVD、PVD等核心设备和收购江苏启威星补齐清洗制绒设备,目前具有HJT整线生产能力。研制的异HJT电池片全面积光电转换效率达到了25.05%,性能优越。

P型产线转向N型电池的关键时点已经到来。在光伏行业持续降本的进程中,过去五年是P型和N型同步赛跑和效率提升的阶段,N型电池的工艺、设备及材料等因素不具备性价比。但站在目前时点,P型电池接近其效率极限,设备成本下降接近其极限,而随着光伏设备和材料的国产化日趋成熟,对于更高效电池的追求也成为市场的选择,N型电池提效降本空间更大的优势便体现出来,随着设备性能持续优化升级,技术迭代加速开启光伏电池发展的新阶段。

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