相比半片效率更高成本更低,叠瓦组件与HIT组件

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作者/王康鹏 杨雅婷

叠瓦电池

6月4日,上海SNEC 光伏展首日,隆基绿能发布了166mm新尺寸的M6硅片及应用这一硅片的新一代HI-MO 4组件。次日,在隆基展台,隆基乐叶产品总监王梦松接受《能源》杂志独家专访,详细介绍了隆基乐叶的电池、组件的技术、产品布局。

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随着光伏技术的进步和“领跑者”计划的深入推进,中国光伏行业开始进入高效产品比拼的时代。

在组件端,隆基乐叶的新组件技术“无缝焊接”技术将在9月进入批量生产,并通过改造逐步替换隆基目前的半片组件产线。

531新政重击、产能过剩问题凸显,行业企业将如何自救过冬?

一、叠片电池结构和原理

在电池端,隆基乐叶认为,三年内,PERC电池仍将是最具性价比的电池技术,隆基乐叶计划到2022年初实现PERC电池量产效率23.5%。新组件技术9月量产

爱康的选择是:逆势加码,重金豪赌!

相比半片效率更高成本更低,叠瓦组件与HIT组件现状评估。作为主流高效组件技术之一的叠片技术目前受到广泛关注。传统组件电池片之间采用汇流条连接结构,大量汇流条的使用,增加了组件内部的损耗,降低了组件转换效率,同时单片电池片的差异在串联结构下,反向电流对组件影响会增加,从而产生热斑效应而损坏组件甚至影响整个光伏系统的运转。

“无缝焊接”是通过消除组件中电池片间距从而提升组件效率的新技术,与业内火热的“拼片”技术方向一致。

6月18日晚,爱康科技发布《关于签订战略合作框架协议》,称将上马总投资额高达106亿元的太阳能电池及组件项目。

叠片组件利用切片技术将栅线重新设计的电池片切割成合理图形的小片,将每小片叠加排布,焊接制作成串,再经过串并联排版后层压成组件。这样使得电池以更紧密的方式互相连结,在相同的面积下,叠片组件可以放置多于常规组件13%以上的电池片,并且由于此组件结构的优化,采用无焊带设计,大大减少了组件的线损,大幅度提高了组件的输出功率。

王梦松介绍,隆基乐叶“无缝焊接”技术通过对焊接机改造,就可以实现“无缝焊接”组件生产,相比“拼片”需要更换设备,产线改造成本更低。

根据公告,爱康科技控股股东江苏爱康实业集团有限公司与浙江省长兴县人民政府等签署了投资协议,拟在长兴县煤山镇投资异质结太阳能光伏电池等配套产品项目。在战略协议落实后,爱康科技将具体负责该项目的实施。

二、叠片技术的前景

近年来,组件封装的技术改进成为光伏组件效率提升的关键一环,光伏组件端拼装技术进步日新月异。

在市场火热的2017年,大量光伏企业都赚的盆满钵满,而爱康科技其归属于上市公司股东的扣非净利润仅为278.8万元。如今,“雪上加霜”的是,光伏业又迎来了“531”光伏新政,规模严控、补贴削减,爱康却在此时选择逆势扩张,这是在下一盘什么棋?

更高效率更低损耗,叠片技术无疑将对国内的高效组件封装技术带来革命性影响。尤其在目前国内组件市场价格日渐下行的情况下,组件领域的降本提效成为必须。因此,光伏业内企业积极推进叠片组件的技术研发与大规模制造。

隆基乐叶新发布的HI-MO 4组件即为半片组件。半年组件从去年兴起,如今已成为组件封装领域的主流技术。

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叠片组件目前的应用市场主要在一些高效应用场景中,如第三批领跑者中应用领跑基地和技术领跑基地中各有一个项目中标;日本一直是高效产品的市场,叠片组件在日本也有不错的应用市场。此外,叠片组件漂亮的外观非常适用于户用分布式。

去年5月28日,2018年度SNEC光伏展上,隆基乐叶推出了最新的半片组件HI-MO 3。从去年下半年起,隆基乐叶组件产线逐步退出整片组件生产,并于去年底全部改造为半片产线。

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三、叠片技术生产企业

半片作为一种新的封装技术,降低了封装环节的效率损失,提供了组件效率;新一代组件技术在这一方向上继续前进。

爱康集团成立于2006年,总部位于江苏省张家港市。2011年,凭借太阳能电池铝边框与支架这一边角概念,爱康科技搭上上一波光伏热的末班车,成功在深交所上市。

1、赛拉弗

叠瓦是此前业内看好的一种组件封装技术。今年3月,隆基滁州2.5GW组件新线投产,采用的正是叠瓦技术。叠瓦技术能大大提高效率,但成本也随之上升。

在2006年至2010年,爱康专注于光伏配件制造领域。在上市之后,从配件供应商转型到电站运营商,截止2017年底运维电站约1GW。2016年,在能源互联网概念大热之时,爱康再次转型能源互联网,声称要致力于成为国际清洁能源服务商、能源互联网运营商。

赛拉弗于2016年3月推出应用叠片技术的日食系列组件。相同60片版型的组件可以达到320W以上。Eclipse新技术和工艺还可结合现存的高效电池技术,在2017SNEC上,赛拉弗推出了两款新型日食组件,分别是搭配了黑硅与PERC工艺的组件产品,以及采用HJT电池的组件产品。

王梦松介绍说,HI-MO 4双面半片组件转换效率为19.3%,72片组件功率为420-430瓦,如果采用叠瓦技术,效率可达到20.2%,功率可达450瓦,但相应成本也会升高,每瓦成本将提升0.1-0.2元。

但从这一次的重金投入看,爱康在玩遍概念之后,还是把重点放到了制造业上。公司声称,本次106亿项目投资的具体实施,“将确立公司以高效电池研发制造为战略方向、以‘异质结 双玻 叠瓦’为技术核心、以光伏平价上网为奋斗目标的发展方向”。

赛拉弗日食系列于2016年5月顺利通过测试,成为全球第一家通过TUVSUD认证的采用切片叠瓦技术的高效组件,功率输出与常规组件相比提高了15%。

因此,隆基叠瓦组件主要面向能接受较高溢价的特定小众市场,国内主要为铜川、渭南两个领跑者基地供货,国外将集中在较高端的屋顶光伏市场。到今年年底,隆基组件产能将扩张至16GW,叠瓦组件产能将维持2.5GW不变。

理想挺美好,不过,在当前的市场状况下,爱康选择杀入光伏电池制造领域,这是不是有些逆势而行、为时过晚?

2、东方环晟

相比叠瓦技术,隆基“无缝焊接”技术效率提升较低,成本却大幅降低。王梦松透露,采用“无缝焊接”技术生产的组件成本比半片组件还低,效率却能提高0.5个点。“无缝焊接”技术已经在200MW的研发线上技术攻关了大半年,目前技术已经成熟,正推进组件产线改造应用“无缝焊接”技术,今年9月进入批量生产,并逐步替代半片产线。PERC电池三年内性价比最优

截止到2017年,我国光伏发电新增装机连续5年全球第一,累计装机规模连续3年位居全球第一。不仅如此,2017年我国多晶硅产量24.2万吨,同比增长24.7%;硅片产量87GW,同比增长34.3%;电池片产量68GW,同比增长33.3%;组件产量76GW,同比增长31.7%。全行业的火热扩张,让产能过剩问题日渐凸显。

2017年2月,东方电气、中环股份、SunPower联手宜兴开发区四方签约,启动东方环晟高效叠片太阳能电池组件项目。据悉,该项目引进股东方SunPower独创并经北美市场验证成熟的叠片组件技术,建设21条全部应用叠片技术的单多晶组件生产线。项目总投资约50亿元,2017年底将建成730MW高效叠片太阳能电池组件产能,全部投产后将形成5GW高效叠片太阳能组件产能。第一批51MW产品已销往海外。

王梦松表示,在电池端,目前PERC电池技术最为成熟,是兼顾效率、成本和产业成熟度的最优选。三年之内,即到2022年初,PERC电池将仍然将是最具性价比的电池技术。

531新政的出台,让光伏产能过剩时代真正来临,大量的“裸泳者”将现出原形。相对于2017年全球新增光伏装机容量约102GW,我国光伏产能已超过了150GW,目前,由产能过剩引发的行业危机已开始爆发,不少组件企业今年将陷入亏损。

3、协鑫集成

PERC电池是在常规电池制造工序中加入一道表面钝化工序,以提高转换效率,在各种高效太阳能电池技术流派中,PERC技术改造成本较低,受到各大电池制造商的青睐,目前已是太阳能电池的主流技术。

爱康杀入的电池和组件制造,已然是“红海”一片。爱康的这步棋,很显然是有点让外界看不明白。大势不好,爱康何为?106亿项目的未来市场在哪里,爱康在投下真金白银之前需要先找到这个问题的答案。

协鑫集成自2014就成立了高效切片技术与高效叠片技术的专项科技研发团队,其推出的金刚高密度组件即应用了创新型的叠片技术,并在2016SNEC上开始展出。

隆基曾于2017年10月17日宣布其单晶PERC电池转换效率达到22.71%,这一转换率是在隆基100MW的研发线上实现的,隆基彼时乐观预计这一效率将在半年后实现量产,当时单晶PERC电池一般量产效率为21.2%。

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4、其他企业

王梦松透露,目前隆基PERC电池量产效率为22.2-22.3%,研发线效率一般比量产效率高0.5个百分点,最高可达24%。

4月25日,爱康科技发布2017年年报显示,营业收入48.6亿元,同比增长24.55%;归属于上市公司股东的净利润1.13亿元,同比下降19.66%。这似乎是一份还过得去的“成绩单”。

此外,在2017年SNEC上,晶科、中来股份、亿晶光电、顺风、中利腾晖、隆基乐叶、Solaria等公司均展示了叠片组件产品,但现均无量产。相似的还有隆基与爱康。2018年5月25日,隆基乐叶宣布:经权威认证测试机构CGC测试,隆基乐叶研发的60尺寸型双面叠片组件正面转换效率达20.66%,突破世界纪录,成为目前全球60尺寸型双面叠片组件正面转换效率最高纪录保持者。2018年7月28日,爱康光电叠瓦组件生产线首件产品成功下线,命名为“鲲鹏”系列的叠瓦单晶组件。

2017年,隆基曾预计,到2021年,单晶PERC电池在示范线上达到23.6%的转换效率,量产效率达到23.1%。

但深交所一份询问函揭开了一些遮遮掩掩的面纱。询问函提出问题:报告期内你公司实现营业收入48.56亿元,扣非后归属于上市公司股东的净利润为何仅有278.79万元?

四、叠片电池组件存在问题:

目前隆基PERC电池效率提升的目标已经调整。王梦松表示,隆基乐叶希望到2022年初,隆基乐叶PERC电池量产效率可以达到23.5%。

根据爱康科技年报,2017年非经常性损益中,包括5735.74万元政府补贴,4435.38万元非流动资产处置收益(这主要出售部分并网电站,转让持有的新疆爱康慧诚信息技术有限公司股权)等。2017年全年,爱康科技非经常性损益1.1亿元,约占到当期归属于上市公司股东净利润的98%。这意味着,如果不是大规模处置资产,爱康科技的2017年年报实际是非常难看的。

1、技术门槛高

隆基乐叶的电池产能规模一直保持在组件产能的一半左右。王梦松透露,到明年年底,隆基乐叶的PERC电池产能将扩张至10GW。

2017年,爱康科技主要产品——太阳能电池边框毛利率从2016年时的14.13%下滑至11.85%,下降2.28%;同时,太阳能电池组件的毛利率则从2016年时的16.77%下滑至8.82%,下降7.95%。

叠片电池组件的大规模量产还存在一些问题。首先,叠片组件的技术门槛较高,如何在封装过程中确保电池联结的可靠性是技术关键;

4月28日,爱康科技发布了2018年一季报,公司目前面临的盈利乏力情况并未好转。根据公告,2018年一季度,爱康科技营业收入、归属于上市公司股东的净利润分别增长了34.35%、52.04%,但其归属于上市公司股东的扣非净利润却同比下降了190.58%,为亏损636.4万元。

2、成本高

在本身盈利能力乏力之时,爱康推出的百亿投资将如何推进?目前,关于本次投资的资金来源,爱康集团和爱康科技均没有对外做出披露。

叠片组件需额外采用新设备和材料制造,成本相对较高。据了解每瓦成本至少高出3毛钱以上。

目前来看,持续的出售旗下电站资产,或许是一个筹资手段。5月12日,爱康科技发布了《提示性公告》,浙能电力或关联方拟受让爱康科技持有的光伏电站部分股权成为电站持股平台控股股东,且未来双方还要共同投资新能源电站发展平台。

3、专利风险高

但是,仅仅靠出售电站显然是不够的,再融资、借债等等都是可能的选项,但核心还是需要靠本身具备强有力的造血能力,否则豪掷百亿很容易就变成了“豪赌”。

叠片组件存在专利纠纷的风险,故组件制造商在进行研发生产时应注意规避专利风险。这也是叠片组件生产最大的风险。目前叠片技术的全球专利已经被Sunpower注册。东方环晟与Sunpower合资避免了专利风险。

异质结电池,爱康凭什么能做好?

五、总结

爱康科技此次投资的异质结晶硅光伏电池,是光伏行业广泛认可的一个高效技术方向,是迭代光伏电池技术, 具有工艺步骤较少、工艺温度低、光致衰减很小、无电位衰减、低温度系数、双面发电等明显的性能优势。

总体来说:如能避免规模过大引起专利起诉与赔偿,叠片技术只要实现了规模化的发展,成本一定会降下来,在未来会非常有竞争优势。

异质结技术可大幅度提升电池转换效率,降低发电成本。目前,先进的量产电池转换效率可达到23%以上,远高于传统太阳能光伏电池,是国家能源局大力鼓励发展的新一代太阳能光伏技术。

HIT电池

追溯历史,异质结晶硅光伏电池最早由日本三洋公司在1990年开发,并不断向薄片化发展。2015年,三洋公司的异质结晶硅光伏电池专利保护结束,技术壁垒消除,我国迎来了发展和推动该项技术的大好时机。但是,目前在世界范围内,异质结晶硅光伏电池只掌握在极少数的公司手中。

一、HIT发展背景

在中国,异质结技术的顶尖研发和应用则掌握在晋能清洁能源科技股份公司以及其总经理、总工程师杨立友手中。晋能科技位于晋中的2GW规模超高效异质结电池及组件生产基地已经于2017年底顺利投产。在SNEC第十二届国际太阳能光伏与智慧能源大会上,晋能科技也携超高效异质结尖端技术产品进行了亮相。

HIT是Heterojunction withIntrinsic Thin-layer的缩写,意为本征薄膜异质结,因HIT已被日本三洋公司申请为注册商标,所以又被称为HJT或SHJ(Silicon Heterojunction solarcell)。该类型太阳能电池最早由日本三洋公司于1990年成功开发,当时转换效率可达到14.5%,后来在三洋公司的不断改进下,三洋HIT电池的转换效率于2015年已达到25.6%(2009年,三洋公司被松下收购)。迄今为止,该太阳能电池的最高效率可达26.3%,HIT技术叠加IBC技术之后的HBC电池最高效率可达26.63%。2015年三洋的HIT专利保护结束,技术壁垒消除,是我国大力发展和推广HIT技术的大好时机。

爱康科技在公告中称,未来发展方向将以“异质结 双玻 叠瓦”为技术核心。但就目前来看,爱康科技并没有在这异质结以及双玻、叠瓦技术上有超前技术储备或者领先技术人才,异质结晶硅光伏电池最先进技术来自哪里?先进性如何?底气何在?这些问题没有完全解决之前,爱康押宝能赢的几率并不大。

二、HIT电池优势和特点

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1、高温环境下发电量高

在一天的中午时分,HIT电池的发电量比一般晶体硅太阳电池高出8-10%,双玻HIT组件的发电量高出20%以上,具有更高的用户附加值。

2、双面电池

HIT是非常好的双面电池,正面和背面基本无颜色差异,且双面率(指电池背面效率与正面效率之比)可达到90%以上,最高可达96%,背面发电的优势明显。

三、HIT电池产业化现状

2017年国内HIT电池已经形成产能1GW,但是产量有限,仅为60MW,平均转化效率为22.7%,预计2018年将迎来异质结发展元年,2018年规划产能将为2.5GW,总产能将达到3.5GW。在大规模量产方面,首屈一指的当然是日本三洋,现有产能1GW,量产效率达23%。除此之外,有较成熟HIT技术的还有松下、Keneka、Sunpreme、Solarcity、福建均石、晋能、中智、上澎等企业。

1、晋能清洁能源有限公司

晋中基地的高效异质结单晶电池组件10万千瓦项目2017年4月份投产,成为国内首条高效异质结单晶电池规模化生产线,并有望在国际上首次以接近常规晶硅组件成本的技术路线实现高效异质结单晶电池产品的量产。

另外据统计2017年晋能异质结电池出货量为4MW左右。未来三年内,晋中超高效异质结电池及组件生产基地产能将达到2GW,同时超高效异质结组件的生产成本将降至0.4美元/瓦。

2、钧石能源有限公司

钧石目前异质结电池总产能为金石能源100MW产能(前期100MW主要用于研发)以及福建钜能刚投产的500MW产能,总产能为600MW。

另外据统计2017年鈞石异质结电池总出货量为1-2MW。不过随着其500MW产能投产,其公司自我预计2018年出货量将到达100-200MW。

3、中智电力科技有限公司

2017年7月,中智与江苏省泰兴市高新区合作共同投资建设的160MW两条异质结太阳电池的生产线已建成,投入总计4亿元左右。另外据统计2017年中智异质结出货为1-2MW。

4、汉能控股集团有限公司

于2016年成立HIT事业部,专注于制造HIT整线生产线。2017年3月,汉能投资高达39.15亿元对原汉能光伏的生产线全面进行技改升级,重新建设以高效异质结太阳能电池及柔性CIGS薄膜太阳能电池为技术路线的薄膜太阳能研发制造基地。据了解目前汉能HIT电池片研发效率达23%,产能400MW。

5、深圳光远智能装备股份有限公司

2017年12月28日。由深圳光远智能装备股份有限公司生产的高速双轨串焊机GCH-2600A完成该项目第一片HIT电池焊接——标志国内HIT光伏技术获得突破,而该项目的一期120MW同日宣布投产,二期480MW计划在2018年底建成投运。全部达产后HIT系列新产品年产能达600MW。

6、江苏爱康科技股份有限公司

2018年6月16日,爱康科技宣布总投资106亿元的爱康科技异质结新一代高效太阳能电池项目落户浙江长兴,并于2018年7月28日举行了开工仪式,规划总产能5GW,项目达产后,预计年销售收入120亿元,年税收7亿元。

7、其他企业

公司HIT产业备注

Panasonic量产HIT电池鼻祖,技术储备雄厚,当前最高25.6%。

Silevo量产有优秀的Triex技术,于2016年6月被SolarCity收购

Kaneka量产刷新松下效率,以26.3位居第一%

First Solar量产薄膜老大

Solar City量产整合Panasonic与Silevo技术,为特斯拉供货。

中环股份可量产从国电光伏接收的HIT产线为研发线,在短期内无法达到大规模量产水平。产线作为中环的电池方面的技术储备保留。

上澎量产获得世行等投资,在秀洲拥有30MW生产线,主在美国市场,拟德克萨斯州分两期投产400MW。

三、HIT电池产业发展问题

1、技术门槛高

HIT电池虽然效率高,同等功率发电量高,但实际并不如厂家所吹嘘的那样发电量高15%,实际也就搞7%左右。采用本征薄膜异质结,技术门槛高。

2、成本高

这是最大的问题,目前HIT组件比普通组件价格高约近1块钱左右,即使实现了量产,预计也会比PERC高效电池高5毛钱左右。因此还未到大规模量产化的阶段。

原标题:叠瓦组件与HIT组件现状评估

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