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NPD Solarbuzz繪制光伏太陽能電池技術路線圖

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2020年05月12日  

2012年二月最新出版的NpDSolarbuzz光伏設備季度報告指出,光電轉換效率和組件額定功率是當今光伏行業的關鍵指標,不斷提高光電轉換效率意味著制造工藝流程和原材料(主材和輔材)的改變,相關的各種技術構成了一份技術路線圖。


成功采用這些技術的光伏廠商將在市場份額的競爭中占有優勢,能為新工藝流程供應關鍵設備和原材料的廠商則將成為后續擴產階段的首選供應商。


因此,許多研發實驗室、設備及原材料廠商、光伏制造商和區域性協會都試圖積極地影響技術路線圖的內容和進程。設備和原材料廠商也經常根據這些路線圖衍生的結論調整公司發展戰略,從而與未來的市場需求保持一致。值得注意的是,要跟蹤光伏行業重要廠商采用的技術路線圖,否則會誤入歧途。


光伏路線圖的不確定性


實際上,產業上下游的設備和原材料廠商在過去吃了不少苦頭,因為他們制訂內部戰略所依據的路線常常與重要廠商的路線圖并不一致。


在這種情況下,人們一直對光伏技術路線圖抱有懷疑。然而,產業仍然要確立一個有凝聚力的技術路線圖,要改變的是路線圖出現過程中使用的研究方法和推理假設。


NpDSolarbuzz的光伏技術路線圖


NpDSolarbuzz的研究方法源于對各個光伏廠商詳細工藝流程的分析,并追蹤不同工藝流程對產品在下游和終端市場表現的影響。對光伏廠商設備支出和每個流程設備供應商收入確認與存貨的分析,為這種專注于商業運營的研究方法作出了進一步的補充。


過去兩三年對各種光伏技術進行大量設備投資(晶硅和薄膜方法)后,幾種技術選擇逐漸清晰起來。但是應該重點注意主流光伏廠商現有的短時間計劃。由于目前在前十名的廠商中有九個來自晶硅市場,因此,首先要關注一線晶硅廠商。


選擇晶硅產業鏈的哪個環節做為重點發展也要慎重。雖然低成本太陽能多晶硅技術和新的鑄錠技術,如準單晶或金鋼線,都可能是重要的商業化趨勢,但晶硅電池制造仍然是上游生產中更重要的環節。


實際上,一線廠商關于晶硅電池概念的選擇決定了對多晶硅質量、襯底類型(N型或p型,單晶或多晶)、硅片厚度及生產工具的基本要求。每一種電池概念也有不同的工藝成本(固定和可變的),以及可以達到的不同的平均轉換效率。這種成本和效率的組合決定了出廠價格,并與效率優勢、銀行可貼現性以及廠商品牌共同決定了最終的市場定位。


傳統晶硅技術分類的不足


過去僅把晶硅技術分為單晶硅和多晶硅(拉晶、鑄錠或帶硅),或者標準型和高效型。由于帶硅和高效電池屬于幾個特定廠商,因此其它廠商集中在簡單的“單晶或多晶”的晶硅技術區分上。


目前,所有的一線晶硅電池廠商都在追求各種工藝路線,其中包含的新概念已經不僅以使用單晶或多晶硅片來區分了。


市場領導者決定路線圖的技術


主導光伏產業的技術將是那些主流廠商決定應用到大規模生產上的技術,這些技術在目前的路線圖中甚至可能還不引人注目。


相反地,那些沒有被一線廠商采用的技術,不管如何強調其低成本或高效率,將只能贏得細分市場,至少是初期。


一線電池廠商的策略


目前,一線晶硅廠商的策略大致可以分為優化成本/良率,以及采用先進的高效電池概念。其中謹慎的廠商鐘情前者,而雄心勃勃的廠商則偏向擴展高效電池的產量。然而,所有的領先廠商都宣布了對高效電池的聯合開發、研發、或試驗線的計劃。


當審視各種更高轉換效率的應用時,在2011年,一線廠商生產了至少15種不同類型的電池(見圖1)。即使是最常被提到的、統稱為選擇性發射極的技術,根據其生產線前段或后段的不同選擇,也分為多種不同類型。


圖1一線晶硅電池廠商2011年光伏技術路線圖(來源:NpDSolarbuzz)


因此,現在就認定大部分一線電池廠商會采取某種技術路線可能為時過早。在2011年,一線電池廠商超過75%的生產仍采用過去十年來的主流工藝。在未來12到18個月,各種第2代高效電池概念(包括所有選擇性發射極)的進展將成為更加有用的領先指標。


技術采購周期


目前大部分對新增產量的投資已被暫停,在確信全球年度需求將超過30~35GW之前,普遍預計一線廠商將首先進行技術采購而不是擴張產量。實際上,這些技術采購將表明什么新興的高效電池概念將領跑產業,進而勾畫出未來的光伏技術路線圖。


然而,就這一點而言,設備和材料廠商目前還沒有發現明確的信號。用于升級改造的技術采購支出規模仍然不大。在過去的12個月里,硅錠和電池制造環節的技術采購廣泛涵蓋了各種不同的技術。


只有當新技術的真實制造成本確定之后,相關廠商才能夠評估這些技術是否足夠成熟,用于高峰時段的生產。


圖22011年一線晶硅電池廠商轉換效率路線圖(來源:NpDSolarbuzz)


在此之前,一線廠商晶硅電池轉換效率的整體分布(見圖2)可以作為衡量整個行業技術革新速度快慢最有價值的指標。這一指標與降低制造成本相結合,再次表明每瓦成本仍然是衡量技術路線的唯一標準。


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