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多家资本押注中能创,光伏异质结变革何时到来?| 甲子光年

多家资本押注中能创,光伏异质结变革何时到来?| 甲子光年

科技


市场呼唤光伏新技术。

作者 | 涂明
编辑 | 九月

「甲子光年」获悉,近日,光伏企业中能创光电科技(常州)有限公司(以下简称“中能创”)已完成近亿元Pre-A轮融资,本轮融资由耀途资本领投,正轩投资、同创伟业、拓邦投资、分享投资跟投。

中能创成立于2021年9月7日,由原光伏国家重点实验室主任黄强博士创办,总部坐落于常州,是一家光伏异质结电池制造与技术服务企业。成立仅2个月后,中能创获得软银中国的数百万元投资。

中能创团队在光伏领域深耕多年。据黄强介绍,其科研团队脱胎于中国光伏科学与技术国家重点实验室,该实验室系黄强在2010年时,依托天合光能,以创始主任身份创办。现中能创联合创始人崔艳峰博士,彼时便是该实验室的核心成员。2011年,中能创团队开始承担国家863计划中的异质结项目研究,在光伏电池的去金属化和硅片超薄化领域积累了诸多专利。

最近,随着光伏电池技术的革新,光伏产业似乎来到了新的拐点。当下,光伏电池的主流产品——PERC电池(发射极钝化和背面接触电池)已逼近其理论上的发电效率极限,降本增效的空间所剩无几。在此背景下,市场开始呼唤更高效的新技术,其中,最被看好的技术路径便是TOPCon、IBC以及异质结三种。

在光伏领域,谁能掌握未来的主流技术,谁便掌握了迅速崛起的“钥匙”。中能创团队认为,异质结电池发电效率与良品率更高,环境适应性更强,“更有成为主流电池技术的潜力”。于是,凭借在异质结领域多年的积累,瞄准新一轮产业迭代机会,中能创团队选择了创业。

近日,「甲子光年」专访了中能创创始人兼总经理黄强,聊一聊这家企业眼中的光伏产业新机会,以及它是如何构筑商业优势的。

中能创的无主栅异质结光伏板


1.N型电池掀起光伏“三国争霸”

对于我国新能源发展而言,光伏发电无疑是最重要的一环。而聚焦至光伏产业内部,提高发电效率、降低成本,始终是决定产业命脉的核心。

为了降本增效,我国光伏产业在过去曾经历过两次技术革命:

第一次是在2009年~2010年,发生在光伏电池的上游——硅料领域。通过这一次革命,电池片的制造主材多晶硅实现了量产,成本从200美元/千克直降到20美元/千克,拥有“世界硅王”之称的保利协鑫,正是凭借其技术优势崛起;

第二次是在2013年~2019年,发生在硅料之后的硅片生产环节。在这次革命中,发电效率更高但造价也更昂贵的单晶硅片,因为单晶炉与直拉单晶技术的优化而具备了量产的能力。自此之后,单晶开始逐步替代传统的多晶硅片成为光伏电池的主要材料。今天光伏市场的龙头隆基绿能,正是因为这波技术革新加冕为“光伏新王”。

当下,随着技术的不断发展,光伏产业似乎又来到了新的拐点。黄强告诉「甲子光年」,现在行业普遍认为,光伏的第三次技术变革最有可能发生在电池片领域

PERC电池是目前光伏产业的主流电池技术。根据中国光伏行业协会(CPIA)报告,在2021年的市场格局中,铝背板电池的市占率为5%,PERC电池的市占率为91.2%。但是,PERC电池已实现23%的光电转换效率,距离其24.5%的理论极限,没有太大的提升空间。

为突破产业瓶颈,市场开始呼唤功率更高的光伏新技术。8月18日,国科技部、发改委、能源局等九部委发布《科技支撑碳达峰碳中和方案》,指出要重点“研发高效硅基光伏电池”。

所谓“硅基光伏电池”一般包括P型电池与N型电池两种前者制作工艺简单,设备建设成本较低,一直以来都是性价比最高的电池技术路线。不论是上一代主流的铝背场电池(BSF),还是当下正充当市场主力的PERC电池,均属P型电池序列。但另一面,凡是P型电池,基本都会面临24.5%的发电效率极限问题。

市场上足以替代P型电池成为市场主流的,便是N型电池,也就是九部委所强调地“高效硅基光伏电池”。其技术路线多且清晰,发展相对成熟,各类技术的光电转化效率均已超过24%,应用潜力巨大,商业化空间十分可观。

目前,N型电池的主要种类包括三种,即TOPCon、IBC以及异质结。在行业看来,未来的光伏市场主流,大概率会从这三种技术中产生。

黄强向「甲子光年」介绍,在这三种技术中,前期生产壁垒最低的就是TOPCon。该技术的最大特点是生产线无需另造,只需改造现有的PERC产线即可,前期投产成本低。但它的光电转化效率较低,目前的实验室极限是26%(ISE,双面接触)优于PERC,低于异质结和IBC。此外,TOPCon的工序太过复杂——寻常的光伏电池一般只需经过9道生产工序,而TOPCon的工序高达12~13道,大大提升了量产难度,良品率也因此极难把握。

至于IBC电池,是目前所有电池技术中发电效率最优的一种,实验室极限效率已经能达到26.63%。但工艺也最不成熟,加工成本极高,生产设备昂贵,距离商业化还很遥远。

对比之下,异质结电池的表现更符合市场要求,被认为是最有希望成为下一代主流电池的技术路线。根据CPIA公布的实证数据,目前,异质结电池相比P型电池,在发电量上具备绝对优势,每千瓦发电量可增益6-10%。其实验室最高光电转换效率在26.5%左右,高于PERC和TOPCon电池,且工序最少,仅有4道,生产步骤可控性强,良品率最高。

CPIA曾预测,随着技术发展与N型电池量产线的铺开,预计到2025年,TOPCon与异质结两种技术的市占率将逼近50%。而到2030年,异质结电池将成为主流,市占率至少在40%以上。

在黄强看来,当下是电池片未来技术路径最不清晰的时刻,三种N型电池技术都有机会,且会在TOPCon和异质结两项技术上优先爆发。目前,这两项技术的量产光电转换效率均在25%左右。


2.做大、做薄、去金属,中能创的破局点

面对异质结新机会,目前国内几家光伏巨头也不肯落后。

今年6月23日,隆基宣布其M6全尺寸电池异质结电池光电转换效率突破世界纪录,达到26.5%,标志着异质结距离商业化应用又进一步。8月31日,全球最大的光伏电池制造商通威也宣称在成都、合肥等地开展异质结电池的中期测试,并同步研发TOPcon电池。此外,阿特斯阳光电力、天合光能等几家头部企业,也在异质结领域纷纷展开量产试验。

中能创也从N型电池的变革中看到了机会。

黄强介绍, 在异质结发展初期,战场主要有二:一个是利基市场,即高度定制化的需求市场;另一个则是主战场——拓展更多的应用场景。

中能创破局首先是从利基市场开始。目前,中能创主要将建筑行业作为切入点,并期待以定制化、高效率、低成本三大优势打开市场。通过定制化服务,中能创可以为楼宇、园区设计出具备“苏州园林风格”等特色外观的光伏组件产品,并用最小的占地面积实现最大的发电效率,将高效率与定制化结合。

黄强表示,光伏发电效率不仅取决于电池片的光电转换率,还取决于系统效率,而异质结技术恰恰是温度系数最低、环境适应能力最强、系统效率最高的一种。目前,新加坡国立大学所引入的楼顶异质结光伏组件系统效率全球领先,在91%左右,而一般光伏电站的系统效率通常在80%-85%上下浮动。

当突破利基市场后,异质结企业们想要大规模商业化,就必须解决降本难题。

对此,耀途资本创始合伙人白宗义认为:“异质结电池技术前景广阔,但目前仍然面临设备投资过高、生产成本偏高等问题。”中来股份于今年9月发布的一份报告显示,当前,异质结电池的生产含税成本约为1.4~1.5元/W,而当前主流的PERC电池,生产含税成本约为1.27元/W。

在异质结的成本中,硅片和银浆是最主要的开销,其中,硅片约占电池总成本的一半,银浆则占非硅成本的1/4。因此,能否在这两方面降本,或将决定谁会在争霸赛上真正突围。

为了降低原料耗材成本黄强介绍,中能创团队的核心思路是做大、做薄、去金属

做大,增加单片电池的尺寸。当硅片变大后,其发电功率会显著提高,但所配套的电池辅料消耗却并不会同步提升,因为电池辅料的使用只与电池块数有关,同其面积大小关联不大。将电池片做大不仅是中能创的选择,也是行业趋势。目前,中能创的主要产品尺寸为210mm,行业的主流尺寸是166mm,未来,182mm和210mm的市占率会不断提升。

而做薄,指的是超薄化硅片技术,硅片越薄,硅料成本自然越低。中能创团队使用的超薄硅片关键封装技术来源于其在2014年一次创业时研究的成果,拥有完整专利权。黄强指出,对于一般的光伏技术而言,硅片做薄往往会导致其发电效率下降,得不偿失。而异质结电池则相反,硅片薄化后不仅不会限制发电效率,还会提升其功率。所以,硅片薄化目前是异质结独有的降本方法,这种优势会随着量产规模的提升而不断放大

至于去金属化,通威、隆基等企业所采用的方法是银包铜或镀铜技术,通过以铜代银的方法来节约银耗。而中能创则是在这些技术的基础上,叠加了无主栅技术,以此来节省银浆

主栅,即镶嵌在光伏硅片上的宽金属导线,与细金属导线,即辅栅向对应。黄强以交通工具作比,“主栅相当于高铁,速度快,运量大,但是建设成本很高;辅栅则相当于出租车,速度慢,但是便宜。”

一直以来,如何选择主栅的宽度和数量,始终是光伏行业的难题。据CPIA数据,2021年,行业内主流的主栅应用数量是9条。多数光伏企业采用的是主栅与辅栅相互结合。

“目前技术的发展方向是增加主栅数量、降低主栅宽度,多建‘低配版的高铁’,这在业内被称为‘多主栅技术’。而‘无主栅’则是另辟蹊径,直接取消电池片中的主栅,将其辅栅和组件封装时的互联焊带相连,即‘电池无主栅,组件多主栅’”,对于无主栅技术的特点,黄强解释到,“这个技术的优势非常明显,能大幅降本,但技术门槛很高。”

中能创无主栅异质结电池的细节展示

业内普遍认为,直到2030年,无主栅技术仍将是小众技术路线,市占率局限在10%以下,限制其普及的主要原因在于生产设备投入成本太高。

2022年,中能创研发出全球首个210mm无主栅超薄化异质结电池,获得了德国TÜV莱茵的第三方权威认证。目前,中能创是中国第一家、全球第二家掌握大尺寸无主栅异质结技术的企业。

黄强认为,这项技术将为行业带来革命性影响,“通过无主栅技术,异质结电池的硅料和银浆消耗将大大减小,每瓦成本可降低0.2元~0.25元。在多种技术叠加下,目前中能创的异质结电池可比常规的PERC电池多发5%~6%的电。

此轮融资,中能创将扩建其大尺寸无主栅异质结电池的量产线、研发下一代产品,并扩充其团队。

“目前,限制异质结普及量产的主要原因就是成本,而大尺寸、超薄化、无主栅这三项技术叠加,无疑能很好的降低生产成本。”黄强介绍,“中能创已经解决了异质结技术前期设备投入成本过高的问题,能够实现量产,到2023年,中能创的产能预计将达到1GW,并将快速扩展至10GW。现在,中能创预估每投产1个GW,就可以节省设备成本人民币3000万元左右,这为异质结性价比高于PERC,从而走向产业化,带来了全新可能。”


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新闻来源: qq
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