光伏產業(yè)迭代關口：“專利最好是活在中國”

第一財經 · 2023-02-16 14:41:34

中國企業(yè)在新型電池的效率上不斷捅破天花板。......

超過百米的生產線上，外觀檢測、自動封邊、焊接等自動化設備一字排開。這樣一套流程下來，一塊塊電池片就變成了光伏組件。

在安徽合肥的工業(yè)園，協(xié)鑫集成所產的這些光伏組件部分銷往國內，部分從上海港下水發(fā)往海外。合肥是中國光伏產業(yè)的聚集區(qū)之一，協(xié)鑫、晶科等企業(yè)的投資落地于此。

自動化的生產設備、富有全球競爭力的企業(yè)、完備的產業(yè)生態(tài)，這是中國光伏二十年來發(fā)展的成果。當下正是光伏產業(yè)開辟新路線的時期，這一切也推動著中國光伏快速迭代，率先奔入N型時代，將其他國家的競爭者甩在身后。

奔向新賽道

“2011年的時候，一個500兆瓦的光伏組件生產線至少要700人。那時候做的電池很小，組件規(guī)格也小，裝邊框裝玻璃全是手動的，兩班排下來需要700多個人?！焙戏蕝f(xié)鑫集成新能源科技有限公司副總經理王翔說道：“現(xiàn)在70個人一年可以生產750兆瓦的光伏組件。這是什么效率的提升！現(xiàn)在用工只有原來的1/10了?！?/p>

施正榮在2001年創(chuàng)建無錫尚德，被認為是中國光伏產業(yè)化的一個重要節(jié)點。“尚德當時在做的時候也是以人工為主。施博士他們剛把組件帶到中國來做的時候，那也是高科技。但當時的高科技(光伏產品)也是人工拿手焊的?！蓖跸枵f。

自此之后的二十年，中國的光伏產業(yè)既有高歌猛進的時期，也有跌落深淵的時刻。一路走下來，民營企業(yè)中崛起了一大批有全球競爭力的光伏企業(yè)，并幫助中國光伏產業(yè)在世界版圖里占據(jù)了主導地位。

單從自動化裝備一個維度來看，當下與十年前相比就已經是天翻地覆的變化。原來用于焊接等環(huán)節(jié)的工人工作基本為三軸機械手臂、焊接機器人等所取代了。高效的自動化設備，是當下光伏電池和組件企業(yè)的標配。

“現(xiàn)在的加工精度越來越高，全自動化的水平也越來越高?！币坏佬履茉吹氖紫夹g官宋登元對第一財經表示：“芯片行業(yè)可能上千道工序，但它良率能做到99%以上，就是因為芯片制造是無人工廠。光伏行業(yè)也是這樣，全是機器人、機器手，就沒有什么人員，人員只是在顯示屏上監(jiān)測它的狀態(tài)?！?/p>

正是這樣快速的效率提升，充分競爭的市場、完備的產業(yè)生態(tài)催促著中國光伏產業(yè)跑步進入當下的技術大轉型。

目前，光伏產業(yè)成熟的P型電池已經迫近光電轉化效率“天花板”，成本降低的速度也在放緩。業(yè)內普遍認為，N型電池技術將替代P型電池，成為下一代技術方向。二者的區(qū)別在于原材料硅片和電池制備技術不同。

協(xié)鑫集團的合肥組件基地，目前所采用的電池還是以P型為主，但已經逐步使用N型電池?！皾欔柟夥屯ㄍ夥碾姵囟加校覀儾少徠鋵嵅皇且宰约旱囊庵緸橹鞯摹?，王翔對第一財經記者表示，協(xié)鑫在合肥的光伏組件基地所出產品，所采用的電池由其客戶在下單的時候決定。

協(xié)鑫已經開始為新一代電池技術做了準備。協(xié)鑫集成投建了20GW的Topcon電池項目，這將幫助該公司提升大尺寸高效電池及其組件產能配比，滿足合肥組件大基地的產能配套需求。協(xié)鑫集成的新型電池項目項目位于安徽蕪湖市，與其合肥組件基地相距約150公里。

同樣準備在安徽投資的還有晶科能源。2022年4月22日，晶科能源公告稱投資建設新型太陽能高效電池片項目二期工程，以及年產20GW拉棒切方建設項目。其中，其新型太陽能高效電池片項目二期工程建設周期預計2年，項目總投資金額預計34.52億元。該項目地點同樣是在安徽合肥。

晉能科技主要是以銷售組件為主，電池基本上是跟組件的產能相匹配。

晉能科技總經理楊立友表示：“現(xiàn)在比較明顯的，整個全行業(yè)的共識是，新擴產的項目應該大比例的會是N型，因為它顯示出來功率上的優(yōu)勢還是比較明顯的，成本也已經降到可以競爭的地步，市場的接受度也是相對比較高的。我覺得整個行業(yè)，不管是在市場端，還是在產品制造端，都已經到了全面向N型轉型的技術迭代關口?！?/p>

路線分化

中國企業(yè)在新型電池的效率上不斷捅破天花板。

在2022年12月，晶科能源宣布其N型單晶硅電池技術取得突破，經中國計量科學院檢測實驗室認證，全面積電池轉化效率達到了26.4%。而在10月份，該公司曾宣布電池轉化效率突破26.1%。

這超過了行業(yè)的普遍預期。在2021年年底，光伏行業(yè)協(xié)會發(fā)布的技術路線圖預測了2022年電池的效率，Topcon平均效率在24.5%左右，2023年大概達到24.8%。

N型電池又分化為Topcon與異質結(HJT)兩種。Topcon電池，是目前N型光伏電池技術路線的一種，它使用超薄氧化硅來高效鈍化電池背面。

據(jù)宋登元觀察，2022年底“基本上頭部廠家都超過了25%?！彼瑫r擔任中國光伏協(xié)會的電池和組件組組長。

截至2022年年底，一道新能源自身規(guī)劃的Topcon電池和組件產能大概20GW?！肮夥€是一個成本為先的產業(yè)，從設備材料以及整個供應鏈上來說，我們當初判斷Topcon是P型電池之后最接近產業(yè)化的技術路線?！彼蔚窃f。

多家大型的光伏電池企業(yè)在兩條重要的技術路線上都做了投資，比如通威既有異質結，也有Topcon的產能。此前行業(yè)人士預期異質結的發(fā)電效率會更高，但Topcon的快速發(fā)展，削弱了異質結的優(yōu)勢地位。

“對于Topcon來說，技術路線非常明顯，2023年年終就可能超過25.5%轉化效率，因為還有一些新的技術沒用上。比如激光SD技術還沒有導入，導入之后大概能提升0.2~0.3個百分點。此外，背面的多晶硅厚度還可以減薄，減薄后電流還能增加，大概又是0.2個百分點左右的效率提升。這兩個技術用上之后，到25.5%沒有問題。”

光伏企業(yè)熱衷于投資Topcon技術，另外一個原因是該技術的設備初始投資比異質結小很多，通過對上一代P型電池的產線改造就能生產。

“異質結是一種薄膜技術路線，需要用到的真空設備就比較貴”，宋登元解釋說?！按蟛糠衷O備廠家把主要精力都放在了Topcon電池上，所以 Topcon的設備價格降低的就會更快?！彼蔚窃獙Φ谝回斀洷硎?，一道新能源2021年采購的兩套設備每GW大概兩億人民幣，相同設備2022年就降低到了1.8億，他預計2023年可達到1.6億，甚至1.5億。

“最新一代的PERC很容易升級成Topcon產線，所以它升級就特別能兼容大硅片。這就是Topcon的生命力?！蓖跸璞硎荆骸爱愘|結是另外一種薄膜技術路線，現(xiàn)在的設備用不上。所以你要是投資異質結的話，當下這些設備都得淘汰掉了?！?/p>

大的光伏電池企業(yè)對于異質結的開發(fā)也快馬加鞭，并沒有鎖定某一項技術路線，而是兩頭下注?！八詢蓚€都在進步，就是看誰進步的快了?！蓖跸枵f。

“產業(yè)化跟規(guī)?；钦嚓P的，你規(guī)?；酱?，你的產業(yè)化的成本就會越來越降低。如果你有條件去承擔這一波虧損，你就有條件去享受第一波紅利。”王翔對記者表示：“有人說異質結可以跟Topcon爭一下技術路線之王的位置，我覺得這兩個可以并存。誰一定會把誰打??？我覺得不一定。不排除中間一個工藝環(huán)節(jié)突然打通了，成本一下就降下來了?！?/p>

晉能科技同樣在推進異質結的量產，“我們現(xiàn)在也在布局異質結跟鈣鈦礦相結合的技術路線，這個還是需要一段時間的研發(fā)過程?！睏盍⒂迅嬖V第一財經記者。

楊立友分析認為，異質結的突破方向還是成本。

“我們現(xiàn)在主攻的方向，一個是往硅片的薄片化發(fā)展，還有一個是在銀漿的使用量，銀漿成本的繼續(xù)優(yōu)化是一個降本方向。裝備方面，現(xiàn)在大家都知道異質結的生產設備初始的投資規(guī)模還是較高?！睏盍⒂颜f。

專利最好是活在中國

“2015年之后，中國的晶硅光伏已經全球獨大了。從去年數(shù)據(jù)看，所有的產業(yè)環(huán)節(jié)都超過了80%的占比，像硅片都占到97%的份額?！彼蔚窃硎荆骸八試獾木Ч璁a業(yè)基本不做了，因為他從成本和技術上做不過你，沒有動力了?！?/p>

就當下的全球光伏產業(yè)鏈而言，中國在硅片、電池、組件以及設備等板塊均占據(jù)了主導性地位。但大的技術路線變化，常常是產業(yè)生態(tài)顛覆的時期。比如單晶硅技術的成熟，令隆基綠能借勢而起。中國市場的光伏技術，不少是引自國外，而在中國實現(xiàn)產業(yè)化的壯大。

新技術的興起，會令國外光伏企業(yè)重新奪回市場地位么？在宋登元看來，這種可能性不大。

“我們國家形成了一個縱向的從上游到下游的完整產業(yè)生態(tài)，比如從硅材料一直到應用系統(tǒng)；還有從橫向來看，逆變器、支架、接線盒、背板、封裝材料等這么完整的產業(yè)生態(tài)。實際上，在國際上沒法找一個國家能夠這樣，這造就了技術推動和成本推動雙管齊下的一種局面?！?/p>

宋登元表示：“對于Topcon來說，國外的企業(yè)就沒人做產業(yè)化，中國的企業(yè)把它從一個實驗室概念做到產業(yè)化，這是我們國家對整個光伏產業(yè)的一個重大貢獻?！?/p>

實際上，一些重大的光伏技術上，海外國家曾在技術上領先，且產業(yè)化嘗試已經多年。比如異質結技術，在上個世紀的九十年代，日本企業(yè)已經開始嘗試。但從產業(yè)落地來看，中國是更適合的土壤。

鈣鈦礦的技術同樣如此。它核心的聚合氯化物專利是日本先發(fā)明出來的，日本企業(yè)也很早注冊了鈣鈦礦專利。但日本企業(yè)拿到專利以后，并沒能找到適配的應用場景。

“中國企業(yè)拿了這個技術，實際上是在技術專利失效了以后。哪知道中國的發(fā)展這么迅猛，對吧？”宋登元說：“所以(光伏)專利最好是活在中國，專利技術在美國、在日本可能都不怎么好活。”

他補充道：“他們的基礎研究能力非常強，比如一些新的理念，一些新的材料。包括鈣鈦礦硅疊層，還有一些新理念像光轉換的技術。我覺得這一點我們應該向人家學習，基礎研究他們還是做得不錯的?！?/p>

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