从受制于人到全球领先,中国光伏产业的十年技术突破之路

2012年,中国光伏产业刚刚起步,就遭遇了美欧“双反”措施的重创。当时,我国光伏产业从原材料、市场到核心技术都遭遇绞杀。风暴之下,行业一片哀嚎,整个光伏行业陷入冰窖。
但时至今日,中国已经牢牢占据世界光伏产业头把交椅,并连续多年领先。今年我国光伏新增装机容量为87.41GW,2023年光伏新增装机容量为216.88GW,同比增长148%,占全球新增装机容量的一半左右。 #
十年时间,我们从受制于人,到成为全球领先者,因为科技是关键! #
近年来,我国光伏产业全面突破,光伏技术如雨后春笋般涌现。目前,光伏企业围绕光伏电池新技术的竞争愈演愈烈光伏材料制备技术,异质结、高效电池、钙钛矿等电池技术正进入快速迭代期,挑战光伏行业在降本增效上迈向新高峰。
可以预见,未来十年中国光伏行业的技术黑马将在这次技术挑战赛中诞生!
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光伏技术路线面临巨大挑战
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自光伏电池技术诞生以来,降低成本、提高效率的终极使命促使其不断迭代。 #
行业内,光伏电池按照硅片不同可分为P型电池和N型电池两大类,早期P型电池中的铝背场(BSF)电池因制作工艺简单、生产成本相对较低、光电转换效率可满足大部分光伏系统需求而广受市场青睐,成为光伏领域第一代技术。 #
直到2012年,中国光伏企业才承担了国家“863”项目,正式进入P型电池PERC制备技术,即钝化发射极和背面电池技术的产业化探索。 #
2023年以后,高效、低成本的单晶PERC电池取代多晶BSF电池迅速占领市场,产能和产量爆发式增长,成为目前最为成熟、应用最为广泛的光伏电池技术。中国光伏行业协会发布的《中国光伏产业发展路线图(2022-2023年版)》显示,今年PERC电池的市场占有率将达到88%。 #
但随着光伏技术的发展,目前市场上PERC电池量产效率约为22.5%-23.5%,已经非常接近其理论极限24.5%,达到了降本增效的天花板。 #
为挑战光伏行业降本增效新高峰,光伏企业不得不以更快的速度研究和突破新型电池技术,转换效率更高、生产工艺相对复杂的新型电池技术逐渐涌现,光伏电池进入“百花齐放”的新格局。 #
N型电池作为新一代电池技术,以HJT为代表,具有转换效率高、抗衰减、低温度系数、双面率高等优势,有利于提高光伏发电增益,降低发电成本。国内光伏头部企业中,晶科能源、晶澳太阳能、中来光电、天合光能等企业主要布局,东方日升、安徽华盛、金刚玻璃等厂商则主要押注HJT……
当然,除了N型技术外,新兴的BC电池技术也是光伏电池技术难题的关键一块。 #
BC电池技术作为新兴技术,拥有较高的29.1%理论转换效率,同时作为平台技术,具有极好的扩展性,可与PREC、HJT等技术结合,进一步提升电池转换效率。目前,隆基绿能、爱旭等企业都在大力开发和布局BC电池产能。
毫不奇怪,随着光伏行业更加细分化、差异化、竞争更加激烈,以HJT为代表的N型技术、BC电池技术将面临新的挑战,使得后PERC时代的中国光伏市场更加热闹。
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:短期性价比之王,但也有弱点 #
春暖花开,鸭子先知,光伏电池技术的迭代与竞争,正在市场中体现。 #
第三方行业机构预测,2024年P型电池技术市场份额将降至23%,N型电池技术市场份额将达到65%,成为市场主流。
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确实,它是目前继PERC之后最具成本效益和量产可行性的技术。
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该电池理论转换效率达28.7%,比PERC电池高出3.2个百分点,已非常接近晶硅电池的理论极限。而且该技术与现有光伏市场兼容性强,可基于现有PERC产线进行升级改造,对光伏企业转型量产更具经济性。 #
可以说,电池技术是短期光伏市场的性价比之王,也是众多光伏老玩家的首选。 #
但技术的较量也是市场的较量!企业不能只押注一条路线,因为各种产品的定位都不一样。目前电池更适合大型电站,但在工商业光伏市场优势不大。 #
我们知道,为了节省建设成本,很大一部分厂房屋顶都采用彩钢瓦,彩钢瓦的承载能力相对较弱,不易搭建支架,更适合采用重量较轻的单面单玻组件沿彩钢瓦屋面铺设。但由于工艺问题,单玻组件制备存在先天弱点,需要加以克服。 #
单玻组件主要由正面玻璃、POE胶片、电池片、EVA胶片、PET背板等组成。在长期的户外使用环境中,高低温热冲击、氧气、紫外线等条件都会导致PET背板老化、降解。PET背板老化后,水汽很容易透过背板渗透到组件内部,在高水汽、高温、强紫外光环境下,背面EVA胶片(醋酸乙烯共聚物)会分解产生醋酸气体。酸性气体通过电池缝隙渗透到组件正面,与正面银铝栅线中的铝离子、铅离子发生反应,导致单玻光伏组件电池片结构损坏,栅线剥离等问题。 #
通常这个过程必然会导致电池产生功率衰减,业内称之为电位诱导衰减、湿热衰减。目前国内部分光伏企业已经开始从浆料、薄膜、背板等方面进行改变,尽量减少老化和功率衰减。 #
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BC 电池:搅动泉水之河 #
光伏行业的技术迭代只是在进行中,并未完成。尽管众多明星企业聚集,电池迅速占领市场,但隆基绿能对BC技术的押注以及新品的不断涌现,还是搅动了光伏电池市场。 #
隆基绿能一直认为电池是“过渡产品”,董事长钟宝申曾预测“未来5-6年,BC电池会是晶硅电池的绝对主流,包括单面、双面。”
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2023年10月,隆基绿能发布了行业“单玻王者”Hi-MO X6高效防尘光伏组件,该组件在边框上采用防尘设计,可以利用雨水冲走灰尘,从而解决困扰分布式光伏市场多年的积尘、积雪问题。 #
作为隆基面向全球分布式用户推出的“专属”组件,Hi-MO X6搭载自主研发的HPBC电池技术,采用全背面叉指连接方式,正面无栅线、无金属电极遮挡,100%受光,发电性能较传统组件可提升6%-10%。
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同时,HPBC电池在防潮、防热方面也有天然优势。HPBC电池电极材料中不含银铝合金,材料天生不易腐蚀,从材料基础上降低了功率衰减。经测试,隆基Hi-MO X6组件在85℃、85%相对湿度下运行1000小时后,衰减仅为0.38%。 #
今年2月,隆基推出首款基于HPBC技术的双玻组件——Hi-MO X6双玻防潮耐热光伏组件。该组件不仅具备电极材料的天然优势,还采用双面POE薄膜技术,其抗水汽性是EVA的7倍,更加适合高温高湿环境下的光伏应用场景,能创造更高的长期回报。
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以广东某1MW电站估算计算,Hi-MO X6双玻耐热组件30年可比PERC双玻组件多发电213万度电,增加用户收入128万元;与主流双玻组件相比,30年可多发电103万度电,增加用户收入62万元。 #
目前,隆基绿能基于HPBC电池技术的Hi-MO X6系列产品正在稳步出货,隆基“单玻王者”Hi-MO X6防尘组件主要应用于工商业屋顶,Hi-MO X6双玻防潮组件主要应用于水泥屋顶、光伏车棚、阳光房、防潮场景,满足多用户不同场景的个性化需求。 #
在隆基绿能看来,面对光伏行业同质化竞争,公司正走上寻找更先进、差异化、更长生命周期的产品之路。 #
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夯实中国光伏产业基础 #
对于各行各业来说,技术创新的百家争鸣将推动行业的长远发展。 #
目前,中国光伏企业在HJT、HPBC、钙钛矿等电池领域面临的技术挑战,正在显著提升行业整体竞争力,让中国光伏行业走在全球技术前列。 #
2023年10月,晶科能源宣布其182mm N型高效单晶硅电池( )转换效率通过国家光伏行业计量测试中心认证,全面积电池转换效率达26.89%,创下182mm及以上大面积N型单晶钝化接触( )电池转换效率新纪录。
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同年11月,隆基绿能研发的晶体硅-钙钛矿串联电池通过美国国家可再生能源实验室(NREL)认证,效率达到33.9%,打破了沙特研究团队创造的33.7%的纪录;12月,隆基绿能自主研发的背接触晶体硅异质结太阳能电池(HBC)通过德国哈默林太阳能研究所(ISFH)权威认证,电池转换效率达到27.09%,刷新了单晶硅太阳能电池效率的世界纪录。
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这种互相追逐的局面,不仅促使光伏企业不断加大研发投入,提高光伏电池效率和质量,推动整个行业的技术创新和产业升级光伏材料制备技术,也进一步巩固了我国光伏产品在国际竞争中的领先优势,确保了较高的市场占有率。
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中国光伏行业协会发布的2023年国内光伏制造最新数据显示,我国在光伏主要生产环节的产能占全球比重超过80%,生产了全球90%以上的多晶硅和约98%的太阳能硅片、85%以上的太阳能电池、80%以上的光伏组件。
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回首过去,从多晶到单晶、从PERC到BC时代,光伏行业每一步技术迭代,都在为我国光伏产业的稳定发展奠定坚实的技术基础。 #