光伏行業(yè)市場分析1

光伏行業(yè)市場分析IBC電池工藝難度較高，與其他技術(shù)具有較好的兼容性IBC電池正面無柵線，背面呈插指狀排列P、N區(qū)以及金屬化柵線1975年，Schwartz和Lammert首次提出背接觸式太陽電池概念。經(jīng)過多年發(fā)展，人們研發(fā)出了叉指式背接觸（IBC）太陽電池。IBC最大特點是正面無柵線，而是在電池背面制備出呈叉指狀間隔排列的P、N區(qū)，以及在其上面分別形成金屬化柵線。IBC電池發(fā)射極位于電池背面，而入射光中能量較大的光子在電池前表面區(qū)域被吸收生成電子空穴對之后，前表面處的非平衡少子需運動至少整個襯底厚度并達到背面pn結(jié)附近才可以被有效收集、分離，因此IBC電池對硅片體壽命要求更高。由于N型硅片具有更高的體壽命，能夠保證非平衡載流子在復合前順利到達背面pn結(jié)區(qū)域，因此目前大部分IBC電池均以N型硅片為襯底。在IBC電池的正面結(jié)構(gòu)中，一般先是通過摻磷形成n+FSF（正表面場），能夠有效阻擋少子向較高缺陷密度的表面附近移動，降低少子復合幾率。之后再在正面形成SiO2/SiNx疊層鈍化，一是起到減反作用，提高電池對光的吸收率，二是可以抑制電池表面少子復合。電池背面通過摻硼/磷形成交叉排布的n+BSF（背表面場）/p+emitter（發(fā)射極），兩者之間由未進行重摻雜的基區(qū)分隔開來，且各摻雜區(qū)對應的正負電極柵線也交叉排布在IBC電池的背表面。其中p+emitter與N型硅片形成PN結(jié)，n+BSF與前表面n+FSF形成高低結(jié)，增強電池具備發(fā)電能力。另外，背面鈍化層用于鈍化n+BSF、n型基區(qū)以及p+emitter。BC結(jié)構(gòu)可與TOPCon、HJT結(jié)合，兼容性較好與TOPCon、HJT、PERC等技術(shù)不同的地方在于，IBC主要通過背面圖形化工藝將p+發(fā)射極、n+背場區(qū)以及銀柵線放置于電池背面，是電池背面圖形結(jié)構(gòu)的變化。而其他三種電池技術(shù)路線則主要是通過改變電池鈍化的膜層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)效率以及其他特性的改變。因此，IBC電池在電池繼續(xù)優(yōu)化性能、提升效率的過程中可以與其他鈍化電池技術(shù)相結(jié)合，例如將HJT非晶硅鈍化技術(shù)與IBC相結(jié)合可開發(fā)HBC電池；也有將TOPCon鈍化接觸技術(shù)與IBC相結(jié)合可研發(fā)TBC（POLO-IBC）電池。IBC電池工藝在PERC基礎上增加硼擴、鍍掩膜、激光圖形化等步驟相較于其他電池技術(shù)，IBC電池生產(chǎn)工藝更為復雜，難度更高。其工藝流程主要包含制絨、鈍化、摻雜、背電極制備等過程，核心難點主要在于如何通過低成本手段在電池背面進行圖形化加工，以在背面制備出叉指狀間隔排列的N、P區(qū)，以及在N、P區(qū)上方分別形成金屬化接觸和柵線。經(jīng)典的IBC電池生產(chǎn)工藝可以分為以下幾步：制絨清洗、磷擴散、鍍掩膜、激光開槽、清洗、硼擴散、清洗、正面鍍氮化硅層、背面鍍氮化硅層、激光開槽、絲網(wǎng)印刷與燒結(jié)等。IBC電池難點在于摻雜、鈍化鍍膜、金屬化三個方面IBC電池生產(chǎn)工藝難點主要集中在摻雜、鈍化鍍膜、金屬化柵線三個方面。首先，背面圖形化需要用到掩膜，使得IBC電池材料成本增加；其次，IBC電池背面P區(qū)和N區(qū)交替分布，對N、P之間的基區(qū)精度要求很高，否則容易產(chǎn)生漏電現(xiàn)象；最后，背面金屬電極需要開孔并且對準擴散區(qū)，也對工藝難度和精度提出了較高的要求。擴散摻雜過程中通常需要用到掩膜進行背面圖形化設計，常見工藝包括光刻法、印刷法、激光法、離子注入法。鈍化鍍膜則是為了降低電池少子壽命。另外IBC電池柵線都在背面，不需要考慮遮光，所以可以更加靈活地設計柵線，降低串聯(lián)電阻。另外，N和P的接觸孔區(qū)需要與各自的擴散區(qū)對準，否則會造成電池漏電失效。TBC采用隧穿層+poly層的結(jié)構(gòu)進行鈍化，工藝流程部分與TOPCon相同TBC電池在普通IBC電池結(jié)構(gòu)的基礎上疊加TOPCon的鈍化結(jié)構(gòu)，在保留IBC正面高電流優(yōu)點的同時可以進一步提高電池開路電壓，從而提升電池轉(zhuǎn)換效率。TOPCon電池背面隧穿氧化層及poly層，主要是通過LPCVD、PECVD、PVD等方法進行沉積。TBC電池在隧穿層和poly層制備時，有部分工序與TOPCon電池兼容，其主要差異體現(xiàn)在如何實現(xiàn)背面的局域摻雜，以及背面金屬電極的制作。Sunpower最早量產(chǎn)，國內(nèi)愛旭、隆基有望率先放量IBC電池成本高，量產(chǎn)難度大，實現(xiàn)低成本量產(chǎn)的企業(yè)并不多雖然IBC電池轉(zhuǎn)換效率較高，但由于背面圖形化工藝難度較大，且成本較高，因此目前實現(xiàn)大規(guī)模低成本量產(chǎn)的企業(yè)數(shù)量并不多。SunPower在其早期研發(fā)基礎上，2004年研發(fā)出A-300系列IBC電池產(chǎn)品。該電池采用點接觸和絲網(wǎng)印刷技術(shù)，電池面積為148.9cm2，最高效率為21.5%。2007年，SunPower公司經(jīng)過對A-300IBC電池工藝的優(yōu)化和改進，研發(fā)出可量產(chǎn)的平均效率22.4%的第二代IBC電池。2014年，其在N型CZ硅片上制備的第三代IBC（MaxeonGen3）電池，并將硅片厚度減薄至145μm，面積121cm2，最高效率可達25%。Sunpower量產(chǎn)時間最早，并不斷優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)2019年SunPower對電池、組件生產(chǎn)部門拆分為新實體Maxeon，并于同年推出Gen5&Gen6，采用更大尺寸硅片以及更為簡化的工藝流程，進一步降低了制造成本。目前，Maxeon計劃推出Gen7（Maxeon7），有望通過優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)，在簡化生產(chǎn)工藝、降低成本的同時，也使電池具有了更高效率。Maxeon7采用新型金屬化工藝，進一步降低成本Gen7電池又名Maxeon7，該電池在效率方面進一步優(yōu)化，達到了26%的量產(chǎn)效率；同時采用新型低成本金屬化工藝，以銅柵線替代銀柵線，降低了金屬化成本；相較于此前的Gen5&Gen6，Maxeon7采用更簡化的生產(chǎn)工藝，從而進一步降低成本，同時該電池技術(shù)也能夠應用于G12硅片。愛旭ABC組件功率優(yōu)勢明顯，2023年底左右有望形成25GW產(chǎn)能愛旭股份于2022年6月發(fā)布ABC組件，并依據(jù)終端客戶類型，產(chǎn)品可進一步分為“黑洞”和“白洞”，其中“黑洞”產(chǎn)品采用黑色背板，組件功率較“白洞”產(chǎn)品有輕微損失但“顏值”更高，適合對美觀性要求更高的戶用分布式客戶；“白洞”產(chǎn)品采用白色背板，具有ABC電池本身正面無柵線的美觀性的同時發(fā)電功率也高于“黑洞”產(chǎn)品，更適合于對發(fā)電功率要求更高的工商業(yè)分布式客戶。另外，公司于2023年5月SNEC展上推出ABC雙面雙玻白色背板組件產(chǎn)品，組件交付功率可以達到605-620W，突破了BC組件過往多適用于分布式場景的局限，進一步打開產(chǎn)品市場空間。隆基HPBC已投產(chǎn)，2023年出貨預計15GW左右隆基綠能于2022年11月發(fā)布HPBC電池，以及采用HPBC電池制成的HIMO6組件，采用P型IBC結(jié)構(gòu)，組件功率達到580W以上。隆基HPBC西咸項目30GW產(chǎn)能目前已經(jīng)投產(chǎn)，2023年公司HPBC組件出貨有望達到15GW，在全年組件出貨中的占比有望達到15-20%。目前公司儲備電池項目包括銅川12GW，西咸50GW，西安2*12GW，將于2024年下半年開始逐步投產(chǎn)，預計將大部分采用BC技術(shù)。IBC電池核心優(yōu)勢在于高效率+美觀性，能夠帶來較高產(chǎn)品溢價IBC電池具有高功率、低衰減等優(yōu)勢，且單面發(fā)電更適合分布式場景相較于PERC、TOPCon、HJT等雙面電池，IBC電池由于前表面避免了金屬柵線電極的遮擋，能夠最大限度地利用入射光，減少光學損失，因此具有更高的短路電流。同時正面增加的n+FSF也能進一步降低少子復合速率提升開路電壓，使得IBC電池在轉(zhuǎn)換效率上具有明顯優(yōu)勢。Maxeon于2022年發(fā)布的Maxeon7電池量產(chǎn)效率達到26%以上，相較于主流的PERC電池領(lǐng)先2-3個pct，相較于TOPCon、HJT等N型電池技術(shù)高出1個點左右。從國內(nèi)廠商所發(fā)布的BC類電池產(chǎn)品來看，目前愛旭ABC電池目前量產(chǎn)效率也已達到26.5%以上，72片182版型組件功率達到600-620W。隆基HPBC采用P型硅片作為基底，標準版量產(chǎn)效率突破25%，疊加氫鈍化技術(shù)后量產(chǎn)效率可達25.3%，相較于同是PERC電池高出1.5個pct以上。IBC電池具有少子壽命高，衰減小，溫度系數(shù)低的優(yōu)勢在其他電池性能參數(shù)方面，IBC電池一般采用N型硅片基底，N型硅片具有少子壽命高、無硼氧復合、衰減小、溫度系數(shù)低的優(yōu)勢。例如愛旭ABC組件除了高功率優(yōu)勢以外，首年衰減不高于1%，次年不高于0.35%，并提供30年線性功率輸出保障。另外，隆基HPBC雖然采用P型硅片，但在衰減速率上也相對PERC也具有明顯優(yōu)勢，首年衰減不高于1.5%，次年衰減不高于0.4%。BC優(yōu)勢一：節(jié)省電站BOS成本，享受高額溢價我們假設BOS成本中除逆變器以外，其他成本與電站面積相關(guān)，那么隨著組件功率瓦數(shù)的增加，相應的BOS成本也會得到一定節(jié)省。據(jù)我們測算，在美國、意大利、澳洲市場，組件功率每提升10W，電站BOS成本將分別下降0.033、0.015、0.011美元/W，對應人民幣0.23、0.11、0.08元/W。在BC組件功率比PERC組件高出60W的前提下，三市場BC組件相較于PERC組件的溢價空間將分別達到1.4、0.6、0.5元/W的水平。BC優(yōu)勢二：更高的單瓦發(fā)電量，帶來更高溢價空間由于IBC電池具有低衰減特性，也能夠為組件端帶來一定溢價。IBC組件首年衰減1%，線性衰減0.35%；PERC組件首年衰減2%，線性衰減