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光伏电池技术“之争”:XBC电池双面率短板明显,单瓦成本存“刚性限制”,“跻身”主流或耗费千亿级投资
2024年对光伏行业而言意义非凡,2023年底初显行业格局变化的苗头,在这一年演变为无法回避的问题,产业链上下游进入“洗牌”阶段,光伏业发展态势从“高歌猛进”切换成“理性调整”。
在技术层面,这一年N型技术迅速崛起爆发,市场地位稳步攀升,意味着光伏技术的新一轮迭代拉开大幕,而随着2024年上半年各家厂商半年报的披露,业绩数据的显著变化,同样标志着光伏发展史又一道重要分水岭的形成。
证券之星虽然当前以TOPCon为首的N型电池技术已实现了大规模的产能落地并站稳脚跟,但光伏行业的“技术分歧”并未缓解,业内目前最大观点碰撞可以概括为“五年之争”,即未来5年内,哪一种技术路线能成为行业主流?尽管业内目前根据技术类型细分出了3种N型电池技术路线,但关于TOPCon和XBC的争论明显更多。
但目前来看,XBC电池要想实现低成本量产还有较大阻碍,而在对比光伏装机需求增量和供给端产能逐渐落地的情况下,XBC大规模扩充的动力也明显不足,加之在技术层面XBC电池双面率短板明显,单瓦成本刚性限制的制约下,想要如业内所言跻身主流地位还需要海量的资金投入。
现阶段,坚持TOPCon路线.SH)、钧达股份、一道新能、正泰新能等;而选择XBC路线的则主要以爱旭股份与隆基绿能为首。
证券之星在业内,“XBC与TOPCon技术之争”并不是一个秘密,事实上,早在2022年8月24日,隆基绿能管理层在2022年上半年投资者交流会上明确表示:“我们认为 TOPCon是一个过渡性的技术路线。”
此后,眼见TOPCon快速发展,产能迅速落地。但在隆基绿能2023年上半年业绩投资者交流会上,公司董事长钟宝申依然明确表示:“我们依然坚持,其是一个过渡性产品的观点”,“在未来的5-6年或者说到2028年-2029 年,XBC电池会是晶硅电池的绝对主流,包括双面和单面电池。”
7月4日,钟宝申在投资者交流会上表示,隆基全面投资XBC技术的战略已十分清晰,未来大量的产品会采用XBC类电池技术路线。XBC技术是单结电池终极技术路线年内主流技术等。
几次旗帜鲜明且笃定的表态,不仅在行业中释放了一个显著信号,也给所有人强化了一个认识:隆基绿能要在XBC路线一路走到底。
隆基绿能对于XBC技术的推崇是有原因的,理论上XBC电池结构有以下三个优点:一是正面没有金属栅线遮挡,转换效率高;二是非常美观,特别适合应用于分布式光伏场景;三是通用性好,TOPCon、HJT、PERC、叠层电池等都可以跟XBC技术相结合,叠加工艺继续扩大效率优势。
但抛开XBC目前存在的几项技术制约来看,即便是要想跻身主流地位,在当下却面临着一个严峻的考验:对比今后的供需两侧的增长情况,XBC的产能扩张缺乏动力。
具体而言,根据中国光伏协会预测,乐观情况下,到2028年全球光伏装机容量大约有561GW,对应的组件出货约为674GW。而在供给方面,到2028年,预计TOPCon产能将达到983GW, 将占据主流供给地位。
进一步来看,若组件需求来到674GW,对应电池环节产能约1379-1444GW,对应供需比2.67-2.14;即使剔除存在的PERC产能后,先进产能的供需比依然高达2倍以上,远超1.1倍的供需平衡线;因此电池环节将长期保持产能严重过剩的状态,行业内各企业新扩产动力不足,换言之,今后一段时间里TOPCon产能领先优势将使得该技术维持主流供给的地位。
而剩下的唯一可能提供扩产动力的是市场需求缺口。根据天合光能战略、产品与市场负责人张映斌在8月份的一场演讲中表示,以2023年为例,头部10家企业占据约78%的市场份额。假设这一比例在2028年保持不变,头部10家组件企业出货约524GW,对应电池需求将达到576GW。目前,根据这些公司的现有产能和规划总和来估算,约存在61GW的电池缺口。但与此同时,许多专业厂商的产能已达到259GW,因此,头部10家的出货需求完全可以通过这些专业产能来满足。
那么有没有一种可能,即便是供需比明显失衡,企业还要选择扩产?当然有,只要投资回报率足够高,依然可以驱动厂商来搏一搏。但是就目前数据测算来看,这种情况目前仅存在理论可能。
今年7月12日晚间,隆基绿能公告显示,为加快推动BC二代技术产业化,根据产能布局规划,隆基绿能拟投资建设隆基绿能光伏一期年产12.5GW高效BC电池项目。项目预计总投资32.06亿元,其中固定资产投资27.49亿元,流动资金4.57亿元。
以此测算,隆基绿能BC二代电池单GW投资成本大约2.56亿元,而目前行业内优秀厂商的TOPCon电池单GW的建设成本已经逼近1.1-1.2亿元左右。
综合公开数据来看,单GW投资XBC要比TOPCon高1亿/GW以上,制造成本大概至少要高8分钱到1毛钱每瓦。考虑到随着未来技术的发展,成本都有可能继续下降,XBC与TOPCon二者成本差异可能会降低到5分/瓦或3—4分/瓦左右就比较困难了。
由于XBC有一些“刚性成本”无法完全抹平,包括更高折旧、更厚的硅片、更多银浆、相对低良率及特殊组件封装等。
而根据测算,XBC即使在全球高价值市场,客户价值大约4分钱左右。鉴于有客户愿意为了美学买单,初期溢价大概1美分/W,基本可以覆额外成本增加。但随着时间的推移,这个溢价一定会减少。
事实上,TOPCon相对PERC去年的溢价至少有1毛钱或7、8分钱每瓦,但是现在只有1—2分钱/W,甚至持平。因此随着时间的推移和规模的扩大,BC的溢价无法一直维持。即使假设未来溢价还能有5—6分/W,在这样的情况下,XBC的投资至少需要6年回本
从另一个角度来看,XBC要成为市场主流,至少需要投资400GW,因为市场需求为700GW,XBC的市场份额需超过50%才能成为主流,这也意味着至少需要1000亿的投资。在当前行业状况和资本融资的背景下,这1000亿的资金
回过头来看,TOPCon能够迅速占据主流正是得益于从产品、技术到产业合作等环节上,全产业链的配套与融合不断加深,以及更高的成本节约性,是技术温和迭代的首选。
具体而言,TOPCon相关产线可兼容了上一代PERC 关键设备和工艺;其二,我国对TOPCon整线全套核心设备自主可控;其三,TOPCon产线投资及电池、组件所用的辅材成本较其他n型技术明显要低,并且还在持续下降。
以HJT电池技术的数据来对比,HJT的温度系数和双面率都很好,但与TOPCon量产的效率并未拉开差距--效率只高0.2%,组件功率大概高5W左右,HJT装备的单GW投资却几乎是TOPCon的3倍。
InfoLink研究报告表示,目前看来光伏电池的下一次技术迭代不会太快来临,TOPCon电池在未来5内将持续为市场上最主要的产品。据其预测,2028年,TOPCon技术市占率将达到75%。
另外从理论上讲,电池设计需要考虑的关键因素是光吸收、钝化、多子传输之间的平衡,就目前已知的领域,接触钝化加poly的体系是最优的量产方案,当攻克了硼扩和poly沉积等关键技术后,TOPCon自然成为了头部企业的首选。
InfoLink报告则指出,TOPCon电池由于其高转换效率和稳定性能,适合用于大规模地面电站,这些电站需要在广阔土地上实现最大化的能量输出,在每瓦度电成本中也相比其他技术更具优势。
TOPCon的度电成本优势主要体现在低辐照优势及双面率优势上面。其为正背双面接触结构,XBC为交叉指状背接触结构。XBC结构决定了其正面无遮挡,背面遮挡率和Poly Si寄生吸收却远高于TOPCon。通过理论推算及实际测试,TOPCon的双面率较XBC高15%。
双面率越高,在双面场景下单瓦发电能力越强。通过模拟不同地面反射率情况下TOPCon与XBC发电量差异,可见5%—30%的地面反射率对应TOPCon单瓦发电能力增益为0.4%—1.09%。地面反射率越高,单瓦发电能力差异越大。
此外,光伏组件大部分时间都是在低于1000W/m2的辐照度下工作,因此低辐照性能越优,组件单瓦发电能力越高。XBC因其背接触的工艺结构,而具有低并联电阻特性,导致其低辐照性能相比TOPCon低了约5%。
换言之,如果未来几年有一种技术能够实现对TOPCon当前市场地位的替代,那么这种技术的单GW投资、产业链配套成熟度、效率差距等一定要拉开相当大的差距,这样才具备投资的现实价值,但目前来看,暂时还没有这种足够领先的技术问世。
而5年后,即便是进入了叠层时代,那么TOPCon等两面电极接触结构电池更适合与钙钛矿等形成叠层,TOPCon+钙钛矿叠层有望突破电池效率30%以上,依然具有强大的竞争力。
TOPcon电池的综合优势造就了它当下的市场地位,相比之下,目前XBC电池在技术端、应用端、市场端都存在不同程度地难点,而押注BC路线的厂商们也在技术攻关的过程中出现过“战略摇摆”。
今年3月12日,ABC电池与组件全球龙头爱旭股份公告披露,拟投资27.15亿元,将浙江义乌基地现有的25GW PERC电池产能,升级改造为TOPCon电池产能。该项目4月份启动,预计今年下半年投产。
3月18日,爱旭股份再次宣布,拟投资60亿在安徽滁州建设15GW N型TOPCon电池产能,预计今年底前陆续投产。依次测算,预计到今年年底,这位业内ABC电池龙头旗下的N型TOPCon电池产能实际上已超越了N型ABC电池及组件产能。
证券之星在今年6月份的新品发布会上,钟宝申表示,5年内XBC将成为绝对主流,市占率将超过50%。他甚至破天荒地提出,要和所有人打赌,赌注是一个亿。
董事长亲自为技术路线站台并为此愿意和所有人打赌,这种表态变化足以看出隆基绿能的心境并非云淡风轻,也从侧面反映BC路线在从实验室走向大规模量产过程的艰难。
事实上,在经历了2024年上半年的巨亏后,隆基绿能的战略布局也出现变化。9月19日晚,金阳新能源发布公告,其间接全资附属公司金阳已与福建钜能电力有限公司、隆基绿能订立合资协议,订约方将共同成立合资公司,生产HBC太阳能电池。
9月21日,隆基绿能回应称,本次与金阳合作的HBC项目,与隆基自己的HPBC二代是完全不同的技术工艺。同时,隆基自己的HBC技术量产中试线也在正常推进中,与金阳的技术路线是相互独立的。
证券之星根据协议,钜能、金阳将以现金及注入资产方式分别出资3.46亿元、1.80亿元,分别占股52.51%、27.31%,而隆基则将以西安航天产业基地的四条PERC生产线% 。
此外,合资公司将把隆基的这四条PERC生产线升级为高效率HBC生产线。符合效率及质量等各方面相关的合同规范后,合资公司将向隆基或其关联公司出售其生产的大部分HBC太阳能电池,并由隆基或其关联公司进一步封装成组件销售。
公告一经发布后,引发了多方推测。此前,隆基绿能披露投资者关系活动记录表显示,进入今年上半年,公司的HPBC二代电池量产线全线贯通,技术成本指标全面达标。基于HPBC二代技术,公司推出了面向集中式市场的Hi-MO9 组件,输出功率高达660W。在产品发布后不到2个月时间,公司已获得超过1GW订单。
在宣称HPBC二代技术高歌猛进的同时,隆基此番参与的HBC项目却为何和自己的HPBC二代是完全不同的技术工艺?到底孰优孰劣呢?如果是自家技术更优秀,那何必大费周章和其他厂商合作呢?若是自家技术落后,那么仅仅占股两成的合资公司又如何反哺企业?
合理的猜想是,隆基绿能目前的HBC量产是不是存在某种问题?技术或是专利方面存在交叉?又或是公司在XBC路线上的技术储备缺乏,必须依靠合作的方式才能实现XBC产品量产呢?
根据公告显示,金阳新能源仍旧保留知识产权,通过知识产权合作的方式向合资公司注入技术,合资公司通过支付许可费使用生产及制造HBC产品所需的知识产权,而这对于隆基绿能来说并不像占据了有利条件。
实际上,隆基绿能在豪赌BC技术路线GW高效单晶电池项目举行投产仪式。彼时宣传资料声称该项目承接着隆基集团高效N型TOPCon电池技术成果转化,发挥着提升产品市场竞争力、占有率的关键作用。
钟宝申也曾对外表示,“毕竟TOPCon比PERC在性能上有明显的提升。虽然我们说有更好的,但是远水解不了近渴。”
而隆基绿能此前推出的Hi-MO9电池实际上就是TOPCon电池。Hi-MO9采用了BC电极结构的TOPCon技术,即TBC技术。这种技术是在主流的TOPCon技术基础上,通过改变电极结构来提高电池的性能。
钟宝申曾对外表示,“隆基一直坚持长期主义”。但真正的长期主义者应该关注行业发展的每一个阶段,理解技术演进的复杂性和必要性,而不是错过行业主流的“过渡性技术路线”,不积硅步,无以至千里。长期主义者的胜利恰恰是建立在一次次过渡技术上的领先。
基于此,考虑到XBC电池本身技术攻关难点仍需克服,实验室转量产不及预期,应用场景偏向小众的情况,加之未来TOPCon 组件出货量预估的技术市占率占比在70%至80%,假设XBC能够解决低成本量产的难题,但能否形成足够高的投资回报率,又是否获得充分的扩产动力和足够的市场空间支撑,统统都是未知数 。