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我国太阳能电池片行业产量大幅增长 PERC电池是主流产品

太阳能电池片是一种利用太阳光直接发电的光电半导体薄片,是光伏发电系统的核心部件;可分为晶硅类和非晶硅类,其中晶硅类电池片又可以分为单晶电池片和多晶电池片。

一、太阳能电池片产量情况

根据观研报告网发布的《中国太阳能电池片行业发展趋势研究与未来投资调研报告(2022-2029年)》显示,近年来我国太阳能电池片产量增长势头良好,到目前已经成为全球最大的太阳能电池片和电池组件生产制造基地。根据数据显示,2021年我国太阳能电池片产量197.9GW,同比增长46.90%。

近年来我国太阳能电池片产量增长势头良好,到目前已经成为全球最大的太阳能电池片和电池组件生产制造基地。根据数据显示,2021年我国太阳能电池片产量197.9GW,同比增长46.90%。

数据来源:CPIA,观研天下整理

而我国太阳能电池片产量不断增长,主要是受到我国太阳能光伏装机量增大带来的巨大需求增量。据国家能源局统计数据显示,2015年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2015年,全国光伏发电累计装机容量为4318万千瓦,到2020年已经增长至25300万千瓦。从一定程度上说,我国的光伏发电正在迅速发展起来。截至2021年,全国光伏发电累计装机306.56GW,同比增长21%;新增光伏装机量约55GW,保持持续增长。在此背景下,我国太阳能电池片需求压在不断增加,从而推动产量逐年增长。

而我国太阳能电池片产量不断增长,主要是受到我国太阳能光伏装机量增大带来的巨大需求增量。据国家能源局统计数据显示,2015年以来,我国光伏发电累计装机容量增长迅速。2015年,全国光伏发电累计装机容量为4318万千瓦,到2020年已经增长至25300万千瓦。从一定程度上说,我国的光伏发电正在迅速发展起来。截至2021年,全国光伏发电累计装机306.56GW,同比增长21%;新增光伏装机量约55GW,保持持续增长。在此背景下,我国太阳能电池片需求压在不断增加,从而推动产量逐年增长。

数据来源:国家能源局,观研天下整理

数据来源:国家能源局,观研天下整理

资料来源:国家能源局,观研天下整理

同时随着电池片环节的技术更迭速度日益加快,技术水平领先、产能结构合理的企业持续扩大市场份额,其所生产的光电转换效率高、长期稳定性好、具有成本优势的大尺寸电池片产品是下游组件市场需求的主流。数据显示,2021年全年182mm与210mm大尺寸电池片的市场份额占比已经超过53%,成为行业主流;158.75mm、166mm的份额约为10%、32%。

同时随着电池片环节的技术更迭速度日益加快,技术水平领先、产能结构合理的企业持续扩大市场份额,其所生产的光电转换效率高、长期稳定性好、具有成本优势的大尺寸电池片产品是下游组件市场需求的主流。数据显示,2021年全年182mm与210mm大尺寸电池片的市场份额占比已经超过53%,成为行业主流;158.75mm、166mm的份额约为10%、32%。

数据来源:PVInfoLink,观研天下整理

二、太阳能电池片市场技术发展情况

从我国阳能电池片市场发展来看,我国太阳能电池片技术路线可分为三个阶段:第一个阶段是2015年以前,主要采取多晶Al-BSF技术;第二阶段是2015-2017年,单晶PERC电池投资吸引力凸显,国内厂商开始加码PERC电池生产;第三阶段是2018年至今,PERC电池产能实现爆发式增长。

资料来源:观研天下整理

目前我国太阳能电池片技术路线主要包括铝背场电池(Al-BSF)、PERC、TOP Con、异质结(HJT)、背接触(IBC)及钙钛矿等。其中PERC技术为主流路线,TOP Con、HJT等属于下一代高效电池技术路线的潜在方向,而IBC和钙钛矿为未来技术,尚处于实验和验证阶段。

我国太阳能电池片技术路线情况

技术路线

基本情况

Al-BSF技术

Al-BSF电池是指在晶硅太阳能电池P-N结制备完成后,通过在硅片的背光面沉积一层铝膜,制备P+层,从而形成铝背场。其既可以减少少数载流子在背面复合的概率,同时也可以作为背面的金属电极,因此能够提升太阳能电池的转换效率。

PERC技术

PERC技术采用的是在现有Al-BSF工艺上增加背面介质钝化层然后用激光在背表面进行打孔或开槽露出硅基体。背面介质钝化层通过背面钝化工艺是在硅片背面沉积Al2O3SiNXAl2O3由于具备较高的负电荷密度,可以对P型表面提供良好的钝化,SiNX主要作用是保护背部钝化膜,并保证电池正面的光学性能。背面钝化可实现两点价值,一是显著降低背表面少数载流子的复合速度,从而提高少子的寿命,增加电池开路电压;二是在背表面形成良好的内反射机制,增加光吸收的几率,减少光损失。由于PERC电池具有结构简单、工艺流程短、设备成熟度高等有点,已经替代Al-BSF电池成为主流电池工艺。

TOP Con技术

TOP Con是一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触电池技术,与常规电池最大的不同在于,其在电池的背面采用了接触钝化技术,结构包括超薄二氧化硅隧穿层和掺杂多晶硅层(晶硅基底与掺杂多晶硅在背面形成异质结),二者共同形成了钝化接触结构,为电池的背面提供了优异的表面钝化。TOP Con电池制备过程较PERC电池要复杂,但我国光伏企业在TOP Con电池技术上已取得一定积累,很多量产工艺瓶颈和设备瓶颈也获得了突破,未来存在将TOP Con技术与IBC技术相融合升级为TBC电池的可能性。目前布局TOP Con电池的国内厂商包括通威太阳能、隆基股份、泰州中来、晶科能源及晶澳太阳能等。

HJT技术

HJT技术即异质结太阳能电池,电池片中同时存在晶体和非晶体级别的硅,非晶硅的存在能够更好地实现钝化。HJT电池的制备工艺步骤简单,且工艺温度较低,可避免高温工艺对硅片的损伤,并有效降低排放,但是工艺难度大,且产线与传统电池技术不兼容,需要重新购置主要生产设备,产线投资规模较大。目前异质结电池市场渗透率相对较低,仅在部分企业中实现小规模量产。

IBC技术

IBC电池最大的特点是P-N结和金属接触都处于电池的背面,正面没有金属电极遮挡的影响,因此具有更高的短路电流,同时背面可以容许较宽的金属栅线来降低串联电阻从而提高填充因子,加上电池前表面场以及良好钝化作用带来的开路电压增益,使得这种正面无遮挡的电池就拥有了高转换效率。相比于PERCTOP ConHJTIBC电池的工艺流程和设备要复杂很多,并且投资较高,国内尚未实现大规模量产。

钙钛矿

钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿晶体为吸光材料的一种新型太阳能电池技术。与其它太阳能电池材料相比,有机无机杂化钙钛矿材料的吸光系数高、载流子传输距离长、缺陷容忍度高、带隙可调,非常适合制备高效太阳能电池。但由于电池本身受温度及湿度影响,化学键合作用弱,易形变,光致衰退明显,因此稳定性问题仍未解决,尚处于小规模试验阶段。

资料来源:观研天下整理

而根据相关人士分析,短期内PERC电池仍是我国太阳能电池片最主要的电池产品。有数据显示,2019年PERC电池技术占据了超过65%的市场份额,2020年,PERC电池片市场占比进一步提升至86.4%。但长期来看,TOP Con、HJT电池将成为未来产业化主流。有资料显示,近几年来我国光伏企业在TOP Con、HJT等下一代高效晶硅电池生产技术的研发上先后取得突破,转换效率不断刷记录,效率更高的N型TOP Con电池、HJT电池等则最有望成为P型PERC电池后的产业化主流技术。(WW)

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