(原标题:龙头按兵不动专注P型,胸有丘壑还是不思进取?)
当今光伏业界,声音最响,期望最大的“技术变革”,莫过于N型的普及。这一年来,$晶澳科技(SZ002459)$ 、$晶科能源(SH688223)$ 、天合光能、通威股份等头部大厂纷纷选择下场布局N型产能,而作为营业额、净利润“真龙头”的隆基绿能,一向规劝业界“回到降本增效的光伏主旋律”隆基绿能,最新投产的电池产能却是P型衬底的 HPBC结构电池(Hybrid Passivated Back Contact)。
为何“业界龙头”选择和“业界潮流”逆向而动,成了所谓的“光伏反动派”?
有人说longi船大难掉头舍弃不了存量P型产能,有人说longi作为上一轮技术变革的领头者疏于科研投入导致工艺落后造不出N型硅片、电池(一道:那我N型硅片哪儿买的?),有人说longi躺在功劳簿成天弄花活儿(譬如“未来能源太空实验室”之类)无心竞争。
这2年来,$隆基绿能(SH601012)$ 投关部恪守低调保密原则,不和机构、圈子交流电池技术细节,应对突发状况木讷笨拙被不良媒体屡屡碰瓷,股价不振沦为板块后进,二级市场小股东沦为笑话为人嘲弄,倒也算咎由自取吧,咳咳牢骚且发到这儿……但据此推测longi没技术、吃老本、花架子,却是小觑了这个“最有价值的光伏企业”。
关于longi为何坚持做P型衬底、P型电池(P-TOPCON/P-HJT/HPBC),最近笔者翻阅了一些技术资料,配合一些实证数据佐证,脑中有了一个猜测,或许可以在某种程度上解开这个疑惑,既:目前阶段的N型硅片乃至电池,在longi看来根本不算“降本增效”,自然兴趣寥寥。
这个猜测不是乱猜,且容我一一道来。
对于实用的硅基光伏电池,除了转换效率外,还有两个重要的性能参数,分别是年功率衰减和温度系数,这两个数据越低,电池性能越好,而决定这两个参数高低的,便是大名鼎鼎的光致衰减(LID)和光热衰减(LeTID)现象。
学术界经过研究认为,掺硼硅片光致衰减主要原因是“因为掺硼直拉单晶硅片中含有一定数量的间隙氧,它会和掺杂的硼形成硼氧复合体,造成衰减从而影响电池的效率。”至于光热衰减,根据新南威尔士大学的研究报告[1],是由(某种或某几种)金属杂质与氢的复合物导致的,通过控制氢含量可以有效抑制。
N型硅片相对于掺硼硅片的主要优势,在于一则用的原料和坩埚纯净相对高,间隙氧含量相对小,二则不掺硼而掺磷,不会产生硼氧复合体,这样得以在光致衰减上表现大大胜出,进而有更低的年功率衰减表现。LeTID方面,掺磷硅片无需引入过多的氢来钝化硼氧缺陷,因此也更容易控制好光热衰减。因为在两种衰减上表现更好,同环境同功率测算下,N型电池要比掺硼电池多发2.2%的电[2]。
2020年4月,隆基股份发布了《全面解决PERC组件光衰减问题》白皮书,在这份白皮书中,比较详细的介绍了掺镓硅片是如何解决光致衰减(LID)和光热衰减(LeTID)现象的:
用镓元素替代硼作为掺杂剂,这样和掺磷硅片一样,不会产生硼氧复合体。根据白皮书的数据(来自乐叶、爱旭股份、正泰新能源),掺镓相对于掺硼在光致衰减上取得了绝对值降低0.4%-1%的优良表现。
LeTID是由(某种或某几种)金属杂质与氢的复合物导致的,通过控制氢含量可以有效抑制LeTID。采用掺镓硅片后,因无需引入过多的氢来钝化硼氧缺陷,因此也更容易控制好LeTID。(下图摘自白皮书)
在白皮书(续)中,补充了掺镓PERC电池的LeTID表现,在加速测试(×10suns, >100°C)取得了-0.3%/°的成绩,这已经和晶科JKM570N-72HL4-BDV组件表现一致了。
孤证不立,再来看晶科公开的对掺硼、掺镓、掺磷三种电池的LID、LeTID测试表现[3]:
综合以上资料可以看出,N型电池在转换效率上的优势在于更多的少子数量和更长的少子寿命,这是少子类型所决定的天然差距。但通过更换掺杂元素、改进工艺,硅片带来的两种衰减成因得到了解决,至少理论上掺镓电池在两项表现上相当接近N型电池。
这毕竟是理论上、在实验室里的数据,有没有相关的实证数据支撑这个结论呢?自然也有的。
GZH光伏见闻9.30的文章《隆基Hi-MO组件在巴基斯坦获 “超预期”表现,月均发电量比模拟发电量高出10%以上!》[4]文中表示,“Hi-MO 5的月均实际发电表现比当初设计值高出10%以上”。
GZH隆基绿能同一天的文章《这座“绿色机场”不一般,光伏带你“起飞”!》[5]中,广西梧州西江机场配置的Hi-MO 5组件发电量“比设计值高出4.9%”。
在电站设计方案中,设计值是参考当地气候条件和组件性能参数来设计的。这两处电站都处于高辐照、高温地区,发电量能比设计值分别高出10%、4.9%以上,比较大的可能是在当地的高辐照、高温条件下,组件的光致衰减和光热衰减比组件参数表表现的更加好。
GZH光伏们9.21的文章《国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)半年度数据首次公开,涵盖组件、逆变器、支架、系统等七大维度》[6]中,披露了大庆基地对N型TOPCon、P型PERC、N型IBC、N型HIT(HJT)四种技术类型组件累计单位兆瓦发电量对比:
前文所述,根据现在公开的衰减数据测算,同功率组件下N-TOPCon相比P型PERC应该能多发2.2%的电。但大庆基地的实证数据表明(这里比较的是“累计单位兆瓦”发电量,所以可以不考虑电池转化效率,只考虑两种衰减的影响),只多发了0.28%的电。那么唯一的解释,恐怕只有两种电池LID和LeTID表现相当接近这一种可能了。
以上分别从理论和实证两方面,论证了掺镓电池在衰减方面和N型电池差距极小。
更重要的是,longi白皮书中“承诺掺硼和掺镓硅片同价”这意味着从掺硼到掺镓这一项技术演进,提高了性能而没有提高成本,是切实的“降本增效”。
而从掺镓切换掺磷,在目前阶段,因为材料(电子二级多晶硅、高纯石英坩埚)价格、良率和非硅成本等等原因,掺磷硅片综合成本显著高于掺镓硅片。提高了成本换了性能进步,这意味着这一步演进,严格意义属于“增本增效”。
N型相对P型,确实有更好的性能,倘若增效的幅度大于增本的幅度,倒也不失为进步,但在longi的分析下,效率增加的幅度应该是不如成本增加的幅度,于是选择暂且按兵不动,等待N型继续降本。
时机未到。
本人并非光伏行业人士,以上认知如有错漏,欢迎斧正
PS:在写完此文后,恰获悉隆基西咸厂开始两班倒生产。斗胆猜测一二,11月公布的新组件,其功率年衰减和温度系数两项参数相比现在的PERC组件会往前更进一步,更接近N型组件的范围。
参考,第一行为源地址,第二行为腾讯文档存档:
1.全面解决PERC组件光衰减问题(暨续) 网页链接
2.电新|TOPCon电池产能扩张,设备+材料明显受益 网页链接 网页链接
3.光衰性能出色!晶科能源N型电池引领光伏行业进步和升级网页链接 网页链接
4.隆基Hi-MO组件在巴基斯坦获 “超预期”表现,月均发电量比模拟发电量高出10%以上! 网页链接 网页链接
5.这座“绿色机场”不一般,光伏带你“起飞”! 网页链接 网页链接
6.国家光伏、储能实证实验平台(大庆基地)半年度数据首次公开,涵盖组件、逆变器、支架、系统等七大维度 网页链接 网页链接
@Jason_K023 @轻神骨头 @光头的复利人生 @蓝色双子 @204tian @薪者 @beiguoqishi