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第二届钙钛矿材料与器件产业发展论坛
2024年5月26-28日
江苏·苏州 苏州香格里拉大酒店
论坛特邀通威太阳能(成都)有限公司电池开发部长,龙巍博士
分享主题报告《钙钛矿晶硅叠层电池产业化关键工艺开发》。
光伏市场下行,产能严重过剩
4月29日晚间,光伏“硅料+电池”双巨头通威股份(600438.SH)披露了2023年年度报告及2024年一季报。数据显示,2023年通威股份实现营业收入1391.04亿元,同比微降-2.33%;实现归母净利润135.74亿元,同比下降-47.25%。2024年一季度通威股份实现营业收入195.70亿元,同比-41.13%;实现归母净利润-7.87亿元,同比下降-109.15%。
通威这份财报,反映出光伏行业调整之深。其突出表现为,行业出现结构性产能过剩,包括硅料、电池片、组件的全产业链价格出现大幅下降,使光伏产业业绩普遍承压。
2023年以来,国内光伏行业在高速发展的同时,也面临产能过剩、全产业链降价战、企业利润承压等问题。在产业链价格持续下行的影响下,上游硅料环节表现的较为明显,多晶硅料价格较去年高点下跌超八成。2023年第四季度绝大部分光伏企业的业绩,出现环比下降趋势,业内玩家利润空间收窄。这其中,一大原因在于新技术浪潮频现。
新老技术路线的快速迭代和变迁,“硅王”通威向自己开卷!
电池技术一直以来是光伏技术路线之争的焦点。光伏行业里突破性的技术创新往往能重塑行业格局。光伏电池从P型向N型过渡的技术路线,已成为行业共识。N型电池又细分为TOPCon、异质结HJT和BC三大技术路线。虽然TOPCon被广泛认可为新一代的主流方案,但其与HJT孰强孰弱之争,始终没有定论。另外,钙钛矿以低成本、高效率、柔性透明等特点火爆出圈,成为光伏新势力。
面对新的技术、新的受众、新的需求,光伏老字号也在不断自我革新,顺势而为,通过跨界合作、研发新品、科技创新、多元营销等方式破圈突围。但对迅速迭代的光伏产业来说,技术路线的选择,至关重要。若企业选择对了,可能“一举称王”;若选择错了,小则掉队,大则可能被淘汰出局。
目前,行业内各玩家都在抓紧布局,以求占得发展先机。例如,晶科能源、晶澳科技、天合光能在内的多家头部光伏组件企业的N型产能占比也在快速提升,各家均在新技术路线上布局并快速降本增效使之成为优势产能。通威股份亦是如此。但通威股份并不是只站队一种新技术,而是全面布局,多种技术路线并行研发。通威对光伏行业内主流的TOPCon和HJT、XBC技术,乃至代表“未来技术”的钙钛矿等路线都进行了自主研发与技术储备,这也使得通威股份在未来的技术选型上更有底气,风险更加可控。
这一局,通威股份依旧走到了行业前列,特别是在TOPCon领域。2020年以来,通威自主研发首个针对TOPCon量产的PECVD Poly路线,截止2024年Q1末已累计建成66GW产能。2024年4月,通威再次刷新了TOPCon该版型的组件功率纪录和效率纪录,组件功率较2023年12月份创造的607.4W记录提升至613.2W,实现了从“600+”到“610+”的跨越,较市场同版型尺寸组件功率提高约20W,转换效率突破至23.74%。4月10日-26日,通威太阳能科技G12R/G12组件新品相继在南通基地、合肥基地、盐城基地成功下线,全面迈入700W+“大”时代。
对于HJT路线,早在2019年,通威股份已建成400MW异质结HJT试验线。2021年新增1GW异质结HJT中试线,是行业内最早布局GW级异质结HJT产能的企业。此外,通威还参与了异质结HJT电池电极金属化(铜制程)领先企业太阳井新能源的多轮投资,建成行业首条大尺寸HJT铜互连(THL)中试线。2024年4月26日,通威全球创新研发中心1GW HJT及THL设备搬入,开启通威HJT量产技术开发的新时代。4月29日,通威HJT组件技术也再次实现创新突破,最高输出功率达到762.79W,组件光电转换效率达到24.56%,意味着HJT组件转换效率首次登上24.5%这一台阶,实现里程碑式突破。自2023年以来,通威股份已先后七次刷新HJT组件功率和效率的全球纪录。
与此同时,通威也在持续加大在背接触电池、钙钛矿/硅叠层电池等前沿技术的研发投入。与众多借钙钛矿概念跨界到光伏领域的上市公司不同,面对热度“狂飙”的钙钛矿,通威股份,并非十分“上头”,而是一边钻研储备钙钛矿技术,一边巩固“硅王”地位。
创新不止,通威布局钙钛矿
但钙钛矿从实验室走向产业化并没有那么容易。在实验室,电池面积小于1平方厘米,单结的钙钛矿做到高效率较为简单,但想在超过1平方米的面积实现超过20%效率的产品,难度非常大。目前钙钛矿产业化依旧面临稳定性等难题。
据了解,钙钛矿天生结构“柔弱”,工作条件下受光照、电场、温度、水氧等作用的影响都会产生结构缺陷,导致半导体材料发生结构改变甚至分解。分解逃逸出来的离子还会进入到电荷传输层或者电极层,进一步破坏光电转换功能,造成整体器件效率的显著降低。同时,钙钛矿结构下的有机物成分也是制约其转换效率稳定的重要因素。目前,钙钛矿的稳定问题成为了企业和科研单位攻关的重点,相反,晶硅主要成分硅是一种稳定的物质,且成分较为单一。虽然目前钙钛矿电池在这一两年已迅速完成了在技术和产业化上“爬坡”,处于量产放量关键环节,但产业化尚未成熟,同时存在多条技术路径并行。
钙钛矿作为前瞻性技术产业,通威股份同样着手布局。尤其是钙钛矿-硅叠层电池技术,这是通威太阳能电池技术储备的重要方向。通威基于商用晶硅电池的钙钛矿叠层电池路线,钙钛矿-硅叠层电池的开发紧密跟随硅底电池降本提效技术路线,结合通威特色的210半片平台、薄片化、无银金属化等技术,持续推进钙钛矿-硅叠层电池量产转化。
目前,通威股份已组建钙钛矿叠层电池实验室,基于大绒面的两步法钙钛矿/硅叠层电池实验室光电转换效率达到33.08%。根据通威对外报告中披露,该实验室内已实现210半片钙钛矿-异质结叠层电池效率突破23.84%,预计2024年建成叠层电池中试线。
着眼于未来长远的竞争,通威股份创新仍在路上!
通威出席2024(第二届)钙钛矿材料与器件产业发展论坛
5月26-28日,DT新材料联合苏州大学、中科院微电子研究所、中科院宁波材料所,在苏州举办第二届钙钛矿材料与器件产业发展论坛。论坛聚焦钙钛矿在“光伏电池放大生产过程中面临的机遇与挑战”以及“前沿光电技术”的最新进展,探讨哪些领域的革新将给钙钛矿产业带来生命力,同时开展技术合作,加速产学研科技成果的转移转化!
论坛特邀通威太阳能(成都)有限公司电池开发部长,龙巍博士,分享主题报告《钙钛矿晶硅叠层电池产业化关键工艺开发》。
5月26-28日
第二届钙钛矿材料与器件产业发展论坛
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