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财联社专访|一道新能CTO宋登元:高效电池技术"百花齐放" 但TOPCon一定是主流

2023-03-02

 一道新能是光伏行业新一线品牌,实力不可小觑:根据机构统计,公司去年组件出货8.5GW左右,居于行业前十。公司从成立之日起开始布局N型TOPCon技术研发和产业化,已经成为N型光伏技术的领导者之一。据悉,公司去年实现营收超过100亿元,今年在产能和出货量的提升下,营收规模有望超过200亿元。

 产业的发展离不开技术人才的支持,2022年,原英利首席技术官宋登元加入一道新能,并继续担任首席技术官一职。宋登元师从“世界太阳能之父”马丁·格林,是国内最早推动N型电池产业化的领头人之一。此外,宋登元还是SEMI中国光伏标准技术委员会主席,积极推动制定光伏行业产业标准工作,为全球光伏产业的健康发展做出了贡献。

  2022年,在光伏N型电池迭代元年的浪潮中,成立仅四年多时间的一道新能成为业内公认的“黑马”,在老牌龙头林立的TOPCon电池领域突破重围。

 日前,财联社记者专访一道新能首席技术官宋登元博士,他另一重身份是SEMI中国光伏标准技术委员会主席。谈及晶硅光伏电池领域的技术发展,宋登元毫不避讳表示,技术不存在过渡性的说法,同样也不存在终极技术,光伏技术总是在创新中不断迭代。由于光伏具有能源属性,如果成为主流技术需要至少三个前提条件:首先,下一代技术在规模化后,效率最少提升1.5到2个点;第二,需要形成比较好的产业生态;第三,成本要与上一代基本持平并具有成本下降的潜力。

 2023年以来,围绕电池技术的革新还在轰轰烈烈进行中,异质结电池降本持续推进,但TOPCon电池也凭借先发成本优势,吸引到更多企业加入其阵营中。面对N型电池星火燎原之势,宋登元透露称,一道新能的目标就是达到组件出货前五。

 

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 谈布局:今年底高效电池和组件产能将分别达到30GW

 TOPCon电池全名为隧穿氧化层钝化接触电池。资料显示,2013年由德国Frauhofer研究所提出。2015年,Frauhofer研究所研发出实验室效率25.1%的新一代TOPCon电池。

 不过,其真正实现产业化却也仅是近两年的事件。2021年11月,晶科能源首次推出N型TOPCon电池组件。到2022年,头部电池组件企业几乎无一缺席高效电池的发布。在隆基绿能最新投资者关系活动记录表透露,鄂尔多斯电池项目将采取N-TOPCon技术,用于满足地面电站客户的需求,预计从2023年第三季度开始进行设备安装。

 巨头“厮杀”之下,一道新能突围而出。宋登元对财联社记者表示,在成立之初,一道新能源就确定了以前沿技术引领公司发展的定位。2019年,公司建立了国内最早的N型TOPCon电池研发试产线,称为TOPCon1.0;2020年基于TOPCon1.0 plus开始量产,2021年TOPCon2.0量产,2022年TOPCon3.0量产。

 在光伏新一轮竞跑中,产能规模是首先条件。2022年,公司形成电池产能20GW,组件产能20GW;2023年,将分别新增10GW电池和组件产能,到年底将建成30GW高效电池和30GW高效组件产能,其中N型电池和组件将超过2/3。

 在具体规划上,一道新能电池规划包括山西忻州10GW N型电池产能,江苏泰州10GW,以及浙江衢州10GW;组件方面则呈现多点布局,基地包括武威、洛阳、苏州、蚌埠、漳州、北海、京山等地。

 “双碳目标的提出,决定了可再生能源在未来有持续稳定的政策支持和市场空间。”宋登元对财联社记者表示,一道新能制造基地规划主要是考虑市场,例如山西是全国能源革命综合改革试点省,能源转型中光伏市场非常大,一道作为央企合作伙伴,在当地生产制造有利于保障供应,且降低成本。

 “我们的组件出货量排名2022年是第九,销售收入突破了百亿大关。2023年销售收入肯定在200-300亿之间。产能方面2022年底就到了20GW的电池和20GW的组件,同时一道新能还致力于成为光伏下游全场景应用解决方案的服务商,推出了沙漠光伏、城市光伏和水上光伏三大系列16种应用场景解决方案。”宋登元表示。

 

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 谈目标:组件出货前五 

新技术的迭代,有望催化出组件格局的变化。根据机构统计,一道新能在2022年N型元年即登上组件出货前十,预计出货量8.5GW,发展速度隐约可见当年隆基在单晶替代中的迅疾之势。宋登元表示,未来一道新能目标是组件出货挺近到前五。

 不过,想要实现目标并不容易。根据第三方机构统计,组件市场强敌环伺,隆基、天合、晶澳和晶科四家组成第一梯队,出货量均在40GW以上;阿特斯、东方日升和正泰出货量在10GW以上;去年跨界凶猛的通威出货约在9GW。

 支撑一道新能源的,除了产能规划上扩张,更重要的是能否跟紧此次N型技术替代的大潮。在其看来,N型技术已经驶入发展的快车道。

 据宋登元介绍,英利能源在十几年前就有发展N型技术。2009年,英利与国际知名太阳电池研究机构荷兰能源研究中心(ECN)开始共同开发高效N型硅双面PERT电池技术,项目命名为“熊猫”,电池背面采用磷扩散全覆盖技术,发电效率在当时十分领先,被看好是光伏产业的未来发展方向。但是,当时围绕N型的产业生态没有形成,拉棒、切片等产业链上游没有配套,决定N型在当时不具备大规模量产条件,成本高导致市场空间很小。

 从近两年企业投资看,随着N型电池上下游配套完备,TOPCon电池成为电池投资的热土。根据 CPIA发布的产业路线图,2022 年底 N 型电池片占比合计达到约 9.1%,其中 TOPCon 电池片占比约 8.3%,HJT 电池片占比约 0.6%,XBC 电池片占比约 0.2%。2023 年是 TOPCon 放量大年,预计 2023 年TOPCon 出货量在 100GW-120GW,占终端需求比重超 20%,HJT 和 XBC 有一定占比。

 在宋登元看来,由于TOPCon的增长效率快于PERC电池组件。未来的市场替代进程可能会更快。在非硅成本方面,目前TOPCon在电池端会高于PERC电池4到6分钱,PERC的非硅成本是0.14元左右,TOPCon是0.18到0.2元但是因为效率更高,所以在组件端实现成本持平,系统端度电成本更低,并且具有更大的下降空间。

 

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 谈技术:TOPCon将成为主流

 2022年,光伏成为我国第三大电力来源,且考虑到未来清洁能源替代进程,其发展空间已然不可估量。宋登元认为,TOPCon是实现碳中和目标的支撑力量。

 在交流中,宋登元首先不赞同TOPCon是过渡性技术的说法,“技术进步是无穷无尽的,光伏即没有过度技术,也没有终极技术,一定是技术迭代”。“光伏能源属性决定它是一种度电成本决定技术的产业,提高电池效率是手段,降低度电成本才是目的”,宋登元进一步解释。对于TOPCon来说,目前毫无疑问已经成为晶硅技术迭代的主力,它的效率一定会超过26%,成为晶硅技术发展乃至碳中和重要的支撑力量。”

 光伏电池新技术迭出,但实验室效率和产业化推广之间一直在寻找平衡点。TOPCon和异质结理论极限效率分别是28.7%和28.5%。业内分析认为,HJT目前提效路径清晰,但目前囿于成本压力,产业化及大规模占据市场仍需时日。

 值得一提的是,宋登元一方面在技术方面具有深厚的积累,但在推动技术产业化方面,其早已走出实验室的局限。

 据其介绍,虽然晶硅电池的效率转换效率是29.4%,但是27%的产业化效率可能已经是产业发展的瓶颈。目前的电池结构不支持26%以上的效率,继续提升需要电池结构的改变,需要研发高选择性载流子的材料和结构。

 宋登元认为,工业化的推广不仅需要技术前提,更需要考虑经济性。如果效率提升了,但是需要更多的设备,更昂贵的材料,成本不能覆盖到发电收益,那么这种效率的提升对于产业化而言,就没有意义。与其如此,不如去寻找和开发新的低成本的电池材料和结构。“砷化镓太阳电池效率已经达到了47%以上,并没有企业把这种电池用于地面光伏电站,就是因为度电成本太高了,没有竞争力”宋登元举例说。

 而对于TOPCon电池的“下一站”,如果要超越晶硅电池29.4%的理论极限,业内普遍看好以晶硅为基础的叠层电池技术。“以晶硅为底电池的工艺已经非常成熟,在此基础上,加上薄膜电池,相当于把两个电池串联在一起,如钙钛矿或者有机材料等,都是未来的发展方向。”宋登元表示。

 值得一提的是,在量产方面,一道新能电池已经实现25%以上的效率。2月28日,一道新能公布最新N型产品报价。双面182单晶N型电池,量产效率达到25.2%,国内报价1.12元/W;双面双玻182单晶N型组件,主流功率达到575W,国内报价1.93元/W;海外报价0.246美元/W。

 公司方面称,基于高密度激光i-SE与ut-polySi技术叠加的TOPCon3.0高效电池和组件已经实现全面量产,大规模量产TOPCon电池平均效率达到25.2%以上,最高量产效率达到25.6%,正在研发TOPCon4.0,目标效率将超过26%。

 

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