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在光伏行業(yè)陷入寒冬期的當下，對技術(shù)路線的預(yù)判比以往任何時候都更加重要。選錯方向，大概率就將失去未來。
2023年以來，隨著光伏行業(yè)新舊技術(shù)和產(chǎn)能迭代，PERC退場，TOPCon以技術(shù)最領(lǐng)先、產(chǎn)業(yè)化成熟度最高、設(shè)備單吉瓦投資最低、未來提效空間大等優(yōu)勢，迅速占據(jù)市場主流。與此同時，XBC、HJT、鈣鈦礦等各種路線并存，行業(yè)也進入了“技術(shù)大討論”。
在近期由中國光伏行業(yè)協(xié)會牽頭舉辦的2024 TOPCon太陽能電池技術(shù)發(fā)展趨勢研討會上，技術(shù)大咖們就“未來五年TOPCon都將是行業(yè)主流”再次達成共識。
五位CTO大咖同臺“論道”TOPCon(來源：CPIA)
在討論熱火朝天的同時，行業(yè)不妨理性地復(fù)盤一下：如今市場的TOPCon技術(shù)和產(chǎn)品是何以占據(jù)主流江湖地位的?到底靠的是什么?從技術(shù)端、應(yīng)用端到生態(tài)維度，TOPCon的制勝法寶是什么?
(1)技術(shù)端：TOPCon雙面率壓倒性優(yōu)勢高達15%
技術(shù)大拿們能斷言TOPCon技術(shù)在5年內(nèi)都是主流，主要是TOPCon產(chǎn)品相比其他技術(shù)路線產(chǎn)品的兩大“制勝”優(yōu)勢：低輻照優(yōu)勢及雙面率優(yōu)勢。
光伏組件大部分時間都是在低于1000W/m2的輻照度下工作，因此低輻照性能越優(yōu)，組件單瓦發(fā)電能力越高。XBC因其背接觸的工藝結(jié)構(gòu)，而具有低并聯(lián)電阻特性，導(dǎo)致其低輻照性能相比TOPCon低了約5%。
而TOPCon組件卻具有顯著的低輻照性能優(yōu)勢。天合光能以青海電站為例的實證數(shù)據(jù)顯示，由于具備低輻照優(yōu)勢，TOPCon比XBC單瓦發(fā)電能力提升約1%;而在常州，在早上7—8點時，TOPCon 相比TBC高了6.9%;晚上在18—19點時，相對增益更是高達8.3%—8.4%。
另一大優(yōu)勢在于，雙面率成為TOPCon吊打XBC的“撒手锏”。
“雙面率”是指光伏電池組件正反面的發(fā)電能力之比，即背面效率/正面效率。背面效率與正面效率差異越小，雙面率越高，在雙面場景下單瓦發(fā)電能力越強。
據(jù)天合光能戰(zhàn)略、產(chǎn)品與市場負責(zé)人張映斌博士介紹，“TOPCon的雙面率較XBC高15%，在5%—30%的地面反射率下，單瓦發(fā)電能力增益0.4%-1.09%。”
對此，業(yè)內(nèi)技術(shù)專家對華夏能源網(wǎng)進一步解釋其中原理稱，雙面率高不高，取決于兩大因素：發(fā)電運營狀態(tài)下，組件和電池對太陽光的遮擋和吸收。
一方面，遮擋越多，電池表面收集的光照越少，發(fā)電效率就越受限。上述技術(shù)專家介紹，“TOPCon為正背雙面接觸結(jié)構(gòu)，即柵線、電極分布于兩面。而XBC為交叉指狀背接觸結(jié)構(gòu)，柵線、電極全部集中在背面。兩相比較，TOPCon背面遮擋率為1.8%(電流損失占比)，而XBC的背面遮擋率達到7.5%(電流損失占比)，遠大于TOPCon。因此XBC正背面的效率差遠大于TOPCon正背面效率差，雙面率遠低于TOPCon雙面率，單瓦發(fā)電能力顯著低于TOPCon。
TOPCon與XBC雙面率對比
另一方面，再從光照吸收角度看。電池背面光的吸收還受Poly-Si厚度影響。Poly-Si是一種微晶硅，是XBC和TOPCon都引入的一種鈍化材料，涂于電池片背面，形成Poly-Si膜，其對光能的寄生吸收，直接影響背面發(fā)電效率，也間接影響雙面率性能。“Poly-Si越厚，對光的寄生吸收越多，射入到硅基底的光就越少，就越不利于背面發(fā)電。這主要是被Poly-Si寄生吸收的這部分光不會轉(zhuǎn)換成光生載流子，是一種無效吸收。”專家解釋。
XBC的Poly-Si厚度遠大于TOPCon，這就導(dǎo)致其Poly-Si寄生吸收對背面影響為19%(電流損失占比)，而TOPCon為10.7%，有效利用的光更多。
“XBC的電池結(jié)構(gòu)決定了其Poly-Si厚度更厚。作為發(fā)射極的一部分，Poly-Si如果太薄，電阻會太高，不利于優(yōu)化效率。另外，現(xiàn)在TBC電池所用漿料，也要求Poly-Si厚一點，才不會導(dǎo)致漿料燒穿。”上述專家表示，XBC對Poly Si厚度的要求一定程度上還提高了單瓦成本。
隨著背面技術(shù)的攻關(guān)，TOPCon的雙面率還有望進一步提升。一道新能CTO宋登元博士在研討會中曾表示，這一技術(shù)未來的提升空間仍很大，目前一道新能也正致力于將TOPCon電池背面Poly-Si膜的厚度從目前的80微米降到50微米，減少寄生吸收，提升背部電流。
另據(jù)天合光能技術(shù)專家表示，通過背面結(jié)構(gòu)的減薄以及摻雜材料的改進，TOPCon的Poly-Si的寄生吸收在目前10.7%的基礎(chǔ)上還能再降一半，進一步提高雙面率。
實際上，HJT相關(guān)產(chǎn)品也具備雙面率高優(yōu)勢，但在技術(shù)不成熟、產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)還不夠深厚的現(xiàn)階段，暫無法與TOPCon相匹敵。
(2)應(yīng)用端：TOPCon綜合客戶價值有0.06-0.15元/W增益
在客戶價值就是生命線的光伏行業(yè)，TOPCon電池及產(chǎn)品在應(yīng)用市場的表現(xiàn)，更能說明其江湖地位。
中煤天津設(shè)計工程公司新能源設(shè)計研究院院長董曉青透露，在中煤集團集采的光伏組件中，n型TOPCon組件的占比已從2023年的31%調(diào)整到今年的45%，此外p型、HJT也占有一定比例;同時是否把XBC組件納入集采“仍在討論中”。
作為央企典型，中煤的變化頗具代表性。
另據(jù)山東省太陽能協(xié)會副會長張曉斌透露，最近幾批大項目招標，TOPCon是主流，同時HJT的采購占比也在明顯提升。而在分布式市場，他表示“部分業(yè)內(nèi)人士說XBC類產(chǎn)品更適合分布式場景。但截至目前，分布式市場70%以上仍然是TOPCon。在戶用租賃市場，我們更是很少見到XBC產(chǎn)品的應(yīng)用。”
TOPCon如此受終端市場歡迎，主要也緣于TOPCon產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好，既有價格優(yōu)勢，又有性能優(yōu)勢。
張曉斌表示，目前戶用光伏市場的出資方以融資租賃公司為主體，更希望盡快回本，在產(chǎn)品選擇更青睞行業(yè)主流品牌產(chǎn)品。“XBC的價格每瓦貴2、3分錢，尺寸還與統(tǒng)一規(guī)劃的尺寸不匹配，造成在戶用租賃市場的弱勢。”
對大基地建設(shè)組件“選型”更熟悉的董曉青介紹，目前光伏電站的場景，主要為大基地項目、沙戈荒、海上光伏、農(nóng)光互補等，需要應(yīng)對高溫高濕、高鹽霧、高腐蝕性、紫外線照射較強帶來的挑戰(zhàn)，TOPCon電池有高效率、高雙面率、低衰減率、特別優(yōu)秀的溫度系數(shù)、弱光性(即低輻照)佳、場地適用性較強六大優(yōu)勢，具有良好的穩(wěn)定性，因而在這些場景的組件選型中取勝。
在張映斌看來，雙面率和低輻照這兩大優(yōu)勢對TOPCon最為關(guān)鍵。張映斌介紹說，未來五年，全球光伏電站應(yīng)用場景中70%以上為雙面場景，同時全球典型地區(qū)低輻照時長占比超90%。TOPCon在這些場景中明顯更具性能優(yōu)勢，中午的時候，雙面率高起主要作用;而低輻照性能則在早晚發(fā)揮增益優(yōu)勢。
全球雙面場景占比(來源：CPIA)
綜合來看，XBC雖具有低BOS和低溫度系數(shù)優(yōu)勢，但綜合價值卻不及TOPCon——TOPCon不僅單瓦發(fā)電能力比XBC高1.87-3.53%，綜合客戶價值也高于XBC 0.06-0.15元/W。這也難怪TOPCon在全球70%以上的市場具有絕對優(yōu)勢。
全球雙面場景TOPCon優(yōu)勢
此外，光伏發(fā)電的并網(wǎng)政策也在反過來影響用戶產(chǎn)品選擇。對光伏第一大省山東情況非常了解的張曉斌表示，“即將出臺的新的分布式管理辦法中有一條很關(guān)鍵，叫‘未來一般工商業(yè)不允許全額上網(wǎng)，大型工商業(yè)以上的不允許上網(wǎng)’。這將使未來工商業(yè)光伏的開發(fā)模式也變成‘盡快回本’。未來TOPCon的優(yōu)勢會更加顯著。”(業(yè)內(nèi)普遍認為，TOPCon的回本周期為3-5年時間。與之相比，XBC的回本周期在六年)。
綜合來看，張曉斌認為：“TOPCon可以說是一個德智體美勞全面發(fā)展的‘同學(xué)’，所有的場景，TOPCon都完美適配并結(jié)合。當客戶遇到選擇難題時，選擇TOPCon不會出錯。”
(3)產(chǎn)業(yè)端：TOPCon的生態(tài)優(yōu)勢上還無人能及
在競爭激烈的光伏市場，比拼性能是必要的，但性能不是全部。任何一項太陽能電池技術(shù)，能否獲得絕對領(lǐng)先優(yōu)勢，還與這一因素密切相關(guān)：上下游產(chǎn)業(yè)鏈配套支撐的良好生態(tài)。
宋登元在研討會中表示，“從產(chǎn)業(yè)生態(tài)看，TOPCon全鏈條的技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)生態(tài)非常完整。這是成為主流技術(shù)必備的要素。”
TOPCon技術(shù)發(fā)展至今，已經(jīng)建立了良好的上下游產(chǎn)業(yè)生態(tài)，因而整體投資會大幅下降，這是其他技術(shù)路線所不具備的優(yōu)勢。
具體而言，其一，TOPCon相關(guān)產(chǎn)線可兼容了上一代PERC 關(guān)鍵設(shè)備和工藝;其二，我國對TOPCon整線全套核心設(shè)備自主可控;其三，TOPCon產(chǎn)線投資及電池、組件所用的輔材成本較其他n型技術(shù)明顯要低，并且還在持續(xù)下降。
天合光能副總裁、光伏科學(xué)與技術(shù)全國重點實驗室副主任陳奕峰以HJT電池來舉例做對比，HJT的溫度系數(shù)和雙面率都很好，但與TOPCon量產(chǎn)的效率并未拉開差距——效率只高0.2%，組件功率大概高5W左右，HJT裝備的單GW投資卻幾乎是TOPCon的3倍。
張映斌在分享中進行了一個測算，假如XBC成為主流，根據(jù)當前700GW的市場需求計算，超過50%，意味著僅主產(chǎn)業(yè)鏈就至少要投建400GW，投資額至少需要1000億。“基于目前行業(yè)的艱難情況以及資本融資受限背景，這1000億要從哪里來? ”
實際上，光伏產(chǎn)品要想實現(xiàn)從實驗室研發(fā)到大規(guī)模市場應(yīng)用，光靠某一家企業(yè)的力量是遠遠不夠的，這離不開整個行業(yè)生態(tài)的支持。TOPCon這三年來能夠迅速占據(jù)主流(2024年預(yù)計TOPCon市場占比將超過70%)，正是得益于從產(chǎn)品、技術(shù)到產(chǎn)業(yè)合作等環(huán)節(jié)上，全產(chǎn)業(yè)鏈的配套與融合不斷加深。
從未來技術(shù)發(fā)展趨勢的角度看，XBC和HJT等“后浪”們各有千秋，在理論效率上更具有天花板優(yōu)勢，但目前擺在他們面前最嚴峻的挑戰(zhàn)在于，要如何加速擴大其產(chǎn)業(yè)生態(tài)“朋友圈”?
正如天合光能董事長高紀凡所言，“一人行可以走得快，眾人行可以走的遠。面對復(fù)雜的行業(yè)變局，堅持協(xié)同而不是脫鉤，堅持合作而不是獨行。”
站在穿越新一輪周期的關(guān)鍵時點上，光伏行業(yè)需要盡快跨越技術(shù)溝壑，在協(xié)作共贏中實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。 該文觀點僅代表作者本人，如有文章來源系網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)載，本網(wǎng)系信息發(fā)布平臺，如有侵權(quán)，請聯(lián)系本網(wǎng)及時刪除。
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