電池片 3.0 代：HJT不遠，成本降幅可期
在 NREL 發(fā)布的太陽(yáng)能電池效率圖表中，晶體硅電池技術(shù)、薄膜技術(shù)和新興光電技術(shù)是最為人所關(guān)注的四類(lèi)效率曲線(xiàn)，目前光伏產(chǎn)業(yè)中能夠實(shí)現 產(chǎn)業(yè)化應用的技術(shù)均出自這四類(lèi)電池技術(shù)，分別用紫色、綠色、藍色和橙色區分。紫色為多結電池是目前實(shí)驗室中可實(shí)現轉化效率最高的路線(xiàn)，也是未來(lái)產(chǎn)業(yè)化的主要方向;藍色為晶硅太陽(yáng)能電池技術(shù)路線(xiàn)，BSF、PERC、IBC、HJT(異質(zhì)結)均屬于此路線(xiàn)，目前 95%的光伏市場(chǎng)份額被晶硅太陽(yáng)能電池所占據;綠色為薄膜電池，是未來(lái)光伏建筑一體化應用的主要研發(fā)方向;橙色為有機體 電池，以鈣鈦礦電池為代表，未來(lái)將實(shí)現極致成本優(yōu)化，而接下來(lái)最直接的應用則是可以與 HJT 異質(zhì)結電池結合，升級成為疊層電池，即升級為紫色路線(xiàn)。
電池片 3.0 代：HJT(異質(zhì)結)不遠，成本降幅可期
異質(zhì)結電池兼顧藍色與紫色研發(fā)路線(xiàn)，異質(zhì)結為未來(lái)電池的“基底”。一方面，采用 IBC 與 HJT 技術(shù)結合的 HBC 技術(shù)可以使電池效率進(jìn)一步提升，日本松下和夏普公司目前取得了 25.6%和 25.1%的電池效率，這將成為未來(lái) IBC 電池的 重要方向。
另一方面，目前實(shí)驗室報道的最優(yōu)的晶硅太陽(yáng)能電池的光電轉化效率已經(jīng)達到 26.6%，非常接近它的理論光電轉化效率極限 29.4%，而異質(zhì)結可為疊層電池做基礎，可以突破30%轉化效率理論限制。目前，疊層電池實(shí)驗室研發(fā)已經(jīng)取 得重要進(jìn)展，其中，中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所目前通過(guò)將半透明鈣鈦礦電池與高效硅異質(zhì)結薄膜電池結合，組成光電轉化效率達到 27.0%的鈣鈦礦硅疊層太陽(yáng)能電池。
綜上所述，HJT 與 IBC 電池結合可生產(chǎn) HBC 電池，效率可提高至 25%以上， 且生產(chǎn)設備可在異質(zhì)結(HJT)的生產(chǎn)線(xiàn)基礎上進(jìn)行改造;未來(lái)疊層電池，異質(zhì)結與鈣鈦礦的疊層電池目前被證明是最可能產(chǎn)業(yè)化的方向，且可以基于異質(zhì) 結電池向雙結電池甚至多結電池進(jìn)發(fā)。
3代異質(zhì)結電池屬性各方面領(lǐng)先現有電池。
異質(zhì)結電池作為第 3 代電池，具有 結構簡(jiǎn)單、工藝溫度低、鈍化效果好、開(kāi)路電壓高、溫度特性好、雙面發(fā)電等 優(yōu)點(diǎn)，是高轉換效率硅基太陽(yáng)能電池的熱點(diǎn)方向之一。異質(zhì)結電池的核心特點(diǎn) 就是高開(kāi)路電壓，這來(lái)自于構成其 PN 結的材料是不同種類(lèi)的，理論上就比同質(zhì)結電池的電壓要高。但其特殊的晶硅/非晶硅界面態(tài)鈍化，對設備、工藝、環(huán)境、操作水平等要求非常高。需要從非晶硅界面鈍化、TCO 光吸收損失、金屬化電阻損耗三方面進(jìn)行努力，對應的工藝流程為 CVD、PVD、絲印三個(gè)步驟。這個(gè)三大難點(diǎn)克服，不僅僅是工藝的問(wèn)題，還涉及到設備和材料的配套和改進(jìn)。
HJT(異質(zhì)結)工序大幅簡(jiǎn)化，不兼容性為設備商提供更大發(fā)揮舞臺。從工序 數量看，目前主流的 PERC+SE 工藝需要 9 步，HJT(異質(zhì)結)工藝只需要 4 步，TOPCon 工藝經(jīng)過(guò)研發(fā)和設備的整合集成化，預計在 10 步以上。而 HJT (異質(zhì)結)的步驟最少，且 HJT(異質(zhì)結)與現有的晶硅電池工藝設備不兼容， 這也構成了 HJT(異質(zhì)結)投產(chǎn)將引發(fā)新一輪設備狂歡的基礎。而值得注意的是，異質(zhì)結工藝流程大大簡(jiǎn)化，但對工藝的要求卻更為嚴苛，如潔凈度、真空度、溫度控制、鍍膜質(zhì)量等，比現有的電池技術(shù)要求都要高出一個(gè)量級。
異質(zhì)結電池成本下降路徑清晰可期。截至 2018 年底，異質(zhì)結電池生產(chǎn)成本約 為 1.22 元/W，主要包括，硅片成本(47.13%)、漿料成本(24.34%)、折舊 (12.30%)、靶材(4.34%)，以及其他材料、動(dòng)力、人工等。異質(zhì)結電池的生 產(chǎn)成本有望在未來(lái)的 3-5 年內降低至目前的 50%左右，主要下降的手段包括：N 形硅片產(chǎn)業(yè)化及薄片化降低硅片成本，銀漿用量減少及國產(chǎn)化降低漿料成本，單機生產(chǎn)設備產(chǎn)能提高以及國產(chǎn)化降低折舊成本。
當前全球 HJT(異質(zhì)結)已有產(chǎn)能約 3GW，業(yè)內新老參與者均多在密切關(guān)注 HJT(異質(zhì)結)進(jìn)展。PERC 規模適中的企業(yè)投入 HJT(異質(zhì)結)意愿相對更強一些，參與方規劃 HJT(異質(zhì)結)產(chǎn)能超過(guò)15GW，部分企業(yè)已開(kāi)始中試或小批量投運，預計2020年將有 4-7GW 以上的 HJT(異質(zhì)結)新增產(chǎn)能投放，一批標桿企業(yè)與項目可能在年底到明年投運，將進(jìn)一步提升行業(yè)對異質(zhì)結電池 的信心，2020 年可能是 HJT(異質(zhì)結)的產(chǎn)業(yè)化元年。
在已投產(chǎn)的異質(zhì)結電池產(chǎn)線(xiàn)中，捷佳偉創(chuàng )、邁為股份、鈞石能源、上海理想等設備商已經(jīng)出貨相應設備產(chǎn)品。與PERC時(shí)代各設備廠(chǎng)商在不同環(huán)節發(fā)力不同， 異質(zhì)結時(shí)代由于產(chǎn)線(xiàn)步驟較短、國內外研發(fā)同比，所以各設備廠(chǎng)商基本為異質(zhì)結整線(xiàn)制造模式。其中，捷佳偉創(chuàng )應用于 HJT(異質(zhì)結)電池產(chǎn)線(xiàn)的 RPD 設備，是捷佳偉創(chuàng )獲得住友重工(中國大陸地區)獨家授權后進(jìn)行研發(fā)制造的核心工藝設備，這種透光導電膜設備設計獨特，相對傳統的 PVD 設備具有表面損傷少、 載子遷移速度高等技術(shù)優(yōu)勢，對于 HJT(異質(zhì)結)電池轉換效率的提升具有較 大的貢獻。RPD設備應用廣泛，除應用于 HJT(異質(zhì)結)電池產(chǎn)線(xiàn)外，還可應用于 OLED、鈣鈦礦電池等諸多領(lǐng)域。
拆解異質(zhì)結產(chǎn)線(xiàn)投資，其中非晶硅膜沉積及 TCO 鍍膜占據研發(fā)實(shí)力及價(jià)值鏈制高點(diǎn)。其中，非晶硅鍍膜 PECVD 及 TCO 鍍膜的 RPD/PVD 設備合計占整線(xiàn)投資 60-75%。早期在異質(zhì)結投入較大的裝備企業(yè)有鈞石能源、梅耶博格，近年來(lái)捷佳偉創(chuàng )、邁為股份、金辰股份、鉑陽(yáng)精工、江松科技、江蘇中智、德國新格拉斯等也在加大投入。而設備商加速研發(fā)布局，核心在于下游客戶(hù)接受化程 度。需要面對多種挑戰，一方面來(lái)自異質(zhì)結設備廠(chǎng)商之間競爭，另一方面也是與存量 PERC 電池設備投資及生產(chǎn)成本的競爭。