为什么TOPCon主流地位难撼动?这两大技术“撒手锏”引领价值

光伏行业陷入寒冬期的当下,对技术路线的预判比以往任何时候都更加重要。选错方向,大概率就将失去未来。

2023年以来,随着光伏行业新旧技术和产能迭代,PERC退场,TOPCon以技术最领先、产业化成熟度最高、设备单吉瓦投资最低、未来提效空间大等优势,迅速占据市场主流。与此同时,XBC、HJT、钙钛矿等各种路线并存,行业也进入了“技术大讨论”。

近期由中国光伏行业协会牵头举办的2024 TOPCon太阳能电池技术发展趋势研讨会上,技术大咖们就“未来五年TOPCon都将是行业主流”再次达成共识。

五位CTO大咖同台“论道”TOPCon(来源:CPIA)

在讨论热火朝天的同时,行业不妨理性地复盘一下:如今市场的TOPCon技术和产品是何以占据主流江湖地位的?到底靠的是什么?从技术端、应用端到生态维度,TOPCon的制胜法宝是什么?

(1)技术端:TOPCon双面率压倒性优势高达15%

技术大拿们能断言TOPCon技术在5年内都是主流,主要是TOPCon产品相比其他技术路线产品的两大“制胜”优势:低辐照优势及双面率优势。

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%。

而TOPCon组件却具有显著的低辐照性能优势。天合光能以青海电站为例的实证数据显示,由于具备低辐照优势,TOPCon比XBC单瓦发电能力提升约1%;而在常州,在早上7—8点时,TOPCon 相比TBC高了6.9%;晚上在18—19点时,相对增益更是高达8.3%—8.4%。

另一大优势在于,双面率成为TOPCon吊打XBC的“撒手锏”。

“双面率”是指光伏电池组件正反面的发电能力之比,即背面效率/正面效率。背面效率与正面效率差异越小,双面率越高,在双面场景下单瓦发电能力越强。

据天合光能战略、产品与市场负责人张映斌博士介绍,“TOPCon的双面率较XBC高15%,在5%—30%的地面反射率下,单瓦发电能力增益0.4%-1.09%。”

对此,业内技术专家对华夏能源网进一步解释其中原理称,双面率高不高,取决于两大因素:发电运营状态下,组件和电池对太阳光的遮挡和吸收。

一方面,遮挡越多,电池表面收集的光照越少,发电效率就越受限。上述技术专家介绍,“TOPCon为正背双面接触结构,即栅线、电极分布于两面。而XBC为交叉指状背接触结构,栅线、电极全部集中在背面。两相比较,TOPCon背面遮挡率为1.8%(电流损失占比),而XBC的背面遮挡率达到7.5%(电流损失占比),远大于TOPCon。因此XBC正背面的效率差远大于TOPCon正背面效率差,双面率远低于TOPCon双面率,单瓦发电能力显著低于TOPCon。

TOPCon与XBC双面率对比

另一方面,再从光照吸收角度看。电池背面光的吸收还受Poly-Si厚度影响。Poly-Si是一种微晶硅,是XBC和TOPCon都引入的一种钝化材料,涂于电池片背面,形成Poly-Si膜,其对光能的寄生吸收,直接影响背面发电效率,也间接影响双面率性能。“Poly-Si越厚,对光的寄生吸收越多,射入到硅基底的光就越少,就越不利于背面发电。这主要是被Poly-Si寄生吸收的这部分光不会转换成光生载流子,是一种无效吸收。”专家解释。

XBC的Poly-Si厚度远大于TOPCon,这就导致其Poly-Si寄生吸收对背面影响为19%(电流损失占比),而TOPCon为10.7%,有效利用的光更多。

“XBC的电池结构决定了其Poly-Si厚度更厚。作为发射极的一部分,Poly-Si如果太薄,电阻会太高,不利于优化效率。另外,现在TBC电池所用浆料,也要求Poly-Si厚一点,才不会导致浆料烧穿。”上述专家表示,XBC对Poly Si厚度的要求一定程度上还提高了单瓦成本。

随着背面技术的攻关,TOPCon的双面率还有望进一步提升。一道新能CTO宋登元博士在研讨会中曾表示,这一技术未来的提升空间仍很大,目前一道新能也正致力于将TOPCon电池背面Poly-Si膜的厚度从目前的80微米降到50微米,减少寄生吸收,提升背部电流。

另据天合光能技术专家表示,通过背面结构的减薄以及掺杂材料的改进,TOPCon的Poly-Si的寄生吸收在目前10.7%的基础上还能再降一半,进一步提高双面率。

实际上,HJT相关产品也具备双面率高优势,但在技术不成熟、产业基础还不够深厚的现阶段,暂无法与TOPCon相匹敌。

(2)应用端:TOPCon综合客户价值有0.06-0.15元/W增益

在客户价值就是生命线的光伏行业,TOPCon电池及产品在应用市场的表现,更能说明其江湖地位。

中煤天津设计工程公司新能源设计研究院院长董晓青透露,在中煤集团集采的光伏组件中,n型TOPCon组件的占比已从2023年的31%调整到今年的45%,此外p型、HJT也占有一定比例;同时是否把XBC组件纳入集采“仍在讨论中”。

作为央企典型,中煤的变化颇具代表性。

另据山东省太阳能协会副会长张晓斌透露,最近几批大项目招标,TOPCon是主流,同时HJT的采购占比也在明显提升。而在分布式市场,他表示“部分业内人士说XBC类产品更适合分布式场景。但截至目前,分布式市场70%以上仍然是TOPCon。在户用租赁市场,我们更是很少见到XBC产品的应用。”

TOPCon如此受终端市场欢迎,主要也缘于TOPCon产业基础好,既有价格优势,又有性能优势。

张晓斌表示,目前户用光伏市场的出资方以融资租赁公司为主体,更希望尽快回本,在产品选择更青睐行业主流品牌产品。“XBC的价格每瓦贵2、3分钱,尺寸还与统一规划的尺寸不匹配,造成在户用租赁市场的弱势。”

对大基地建设组件“选型”更熟悉的董晓青介绍,目前光伏电站的场景,主要为大基地项目、沙戈荒、海上光伏、农光互补等,需要应对高温高湿、高盐雾、高腐蚀性、紫外线照射较强带来的挑战,TOPCon电池有高效率、高双面率、低衰减率、特别优秀的温度系数、弱光性(即低辐照)佳、场地适用性较强六大优势,具有良好的稳定性,因而在这些场景的组件选型中取胜。

在张映斌看来,双面率和低辐照这两大优势对TOPCon最为关键。张映斌介绍说,未来五年,全球光伏电站应用场景中70%以上为双面场景,同时全球典型地区低辐照时长占比超90%。TOPCon在这些场景中明显更具性能优势,中午的时候,双面率高起主要作用;而低辐照性能则在早晚发挥增益优势。

全球双面场景占比(来源:CPIA)

综合来看,XBC虽具有低BOS和低温度系数优势,但综合价值却不及TOPCon——TOPCon不仅单瓦发电能力比XBC高1.87-3.53%,综合客户价值也高于XBC 0.06-0.15元/W。这也难怪TOPCon在全球70%以上的市场具有绝对优势。

全球双面场景TOPCon优势

此外,光伏发电的并网政策也在反过来影响用户产品选择。对光伏第一大省山东情况非常了解的张晓斌表示,“即将出台的新的分布式管理办法中有一条很关键,叫‘未来一般工商业不允许全额上网,大型工商业以上的不允许上网’。这将使未来工商业光伏的开发模式也变成‘尽快回本’。未来TOPCon的优势会更加显著。”(业内普遍认为,TOPCon的回本周期为3-5年时间。与之相比,XBC的回本周期在六年)。

综合来看,张晓斌认为:“TOPCon可以说是一个德智体美劳全面发展的‘同学’,所有的场景,TOPCon都完美适配并结合。当客户遇到选择难题时,选择TOPCon不会出错。”

(3)产业端:TOPCon的生态优势上还无人能及

在竞争激烈的光伏市场,比拼性能是必要的,但性能不是全部。任何一项太阳能电池技术,能否获得绝对领先优势,还与这一因素密切相关:上下游产业链配套支撑的良好生态。

宋登元在研讨会中表示,“从产业生态看,TOPCon全链条的技术创新,产业生态非常完整。这是成为主流技术必备的要素。”

TOPCon技术发展至今,已经建立了良好的上下游产业生态,因而整体投资会大幅下降,这是其他技术路线所不具备的优势。

具体而言,其一,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。

天合光能副总裁、光伏科学与技术全国重点实验室副主任陈奕峰以HJT电池来举例做对比,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。

张映斌在分享中进行了一个测算,假如XBC成为主流,根据当前700GW的市场需求计算,超过50%,意味着仅主产业链就至少要投建400GW,投资额至少需要1000亿。“基于目前行业的艰难情况以及资本融资受限背景,这1000亿要从哪里来? ”

实际上,光伏产品要想实现从实验室研发到大规模市场应用,光靠某一家企业的力量是远远不够的,这离不开整个行业生态的支持。TOPCon这三年来能够迅速占据主流(2024年预计TOPCon市场占比将超过70%),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。

从未来技术发展趋势的角度看,XBC和HJT等“后浪”们各有千秋,在理论效率上更具有天花板优势,但目前摆在他们面前最严峻的挑战在于,要如何加速扩大其产业生态“朋友圈”?

正如天合光能董事长高纪凡所言,“一人行可以走得快,众人行可以走的远。面对复杂的行业变局,坚持协同而不是脱钩,坚持合作而不是独行。”

站在穿越新一轮周期的关键时点上,光伏行业需要尽快跨越技术沟壑,在协作共赢中实现高质量发展。

免责声明:市场有风险,选择需谨慎!此文仅供参考,不作买卖依据。

关键词:

来源:腾讯新闻
编辑:GY653

免责声明:本网站内容主要来自原创、合作媒体供稿和第三方自媒体作者投稿,凡在本网站出现的信息,均仅供参考。本网站将尽力确保所提供信息的准确性及可靠性,但不保证有关资料的准确性及可靠性,读者在使用前请进一步核实,并对任何自主决定的行为负责。本网站对有关资料所引致的错误、不确或遗漏,概不负任何法律责任。任何单位或个人认为本网站中的网页或链接内容可能涉嫌侵犯其知识产权或存在不实内容时,应及时向本网站提出书面权利通知或不实情况说明,并提供身份证明、权属证明及详细侵权或不实情况证明。本网站在收到上述法律文件后,将会依法尽快联系相关文章源头核实,沟通删除相关内容或断开相关链接。

  • 相关推荐

相关词