سباق صناعة الطاقة الشمسية للجيل القادم من البطاريات الكهروضوئية

مقدمة:

شهدت صناعة الطاقة الشمسية في الصين سلسلة من السباقات التكنولوجية التنافسية التي شكلت تطورها. ومن مواد السيليكون إلى رقائق السيليكون، تنتقل العصا الآن إلى قطاع البطاريات المهم. والسؤال هو من سيخرج منتصرا في هذه المنافسة الأخيرة؟

عقد من الابتكار التحويلي:

على مدى العقدين الماضيين، انخفضت تكلفة تصنيع الألواح الشمسية بنسبة تزيد على 90%، وذلك بفضل تحسين عمليات الإنتاج ووفورات الحجم. وفي الوقت نفسه، ارتفعت كفاءة الخلايا الكهروضوئية السائدة من 12% إلى حوالي 23%. ويتوقف استمرار هذه الزيادة في الكفاءة الآن على الابتكار التكنولوجي.

نقطة التحول لتكنولوجيا الطاقة الشمسية:

يمر مشهد تكنولوجيا الخلايا الشمسية بمنعطف حرج، مع دخول خلايا أكثر كفاءة في الإنتاج الضخم. ويجب على جميع شركات الطاقة الشمسية التكيف واختيار مسارات تكنولوجية جديدة أكثر كفاءة؛ وإلا فإنها تخاطر بالتقادم.

تدفق رأس المال يسرع الابتكار:

يعد التدفق الكبير لرأس المال قوة دافعة رئيسية وراء التطور السريع لتكنولوجيا الطاقة الشمسية. في عام 2022، جمعت شركات الطاقة الشمسية الصينية مبلغًا مذهلاً قدره 136.2 مليار ين من التمويل، أي ما يقرب من أربعة أضعاف المبلغ في عام 2019. وقد دفعت هذه الزيادة قدرة قطاعات الصناعة المختلفة إلى أكثر من ثلاثة أضعاف ما كانت عليه في عام 2019. وتعتمد هذه القدرات الإنتاجية الجديدة مسارات تكنولوجية جديدة، مع إنتاج منتجات التكنولوجيا الجديدة من المقرر أن يتجاوز إنتاج الخلايا السائدة الحالية في غضون سنة إلى سنتين. ونتيجة لذلك، فإن الاستبدال الهائل للقدرات القديمة أصبح وشيكًا.

هيمنة خلايا PERC:

حاليًا، تهيمن خلايا PERC (خلية الباعث الخلفية) على سوق الطاقة الشمسية. ومع ذلك، هناك جيل جديد من الخلايا الكهروضوئية عالية الكفاءة آخذ في الظهور، ويمثلها في المقام الأول نوعان: TOPCon وHJT (غير متجانسة).

• خلايا TOPCon: بدأ الإنتاج الضخم في عام 2022، مع توفير تكاليف أقل.
• خلايا HJT: ومن المقرر أن يبدأ الإنتاج الضخم في عام 2023، مع كفاءة أعلى.

من منظور الصناعة، تظهر خطوط إنتاج TOPCon بعض التوافق مع الخطوط القديمة، مستفيدة من عملية ناضجة. في المقابل، تعد تقنية HJT تقنية جديدة ذات عملية أقصر وحواجز تقنية أعلى.

الشركات الناشئة تقود هذه المهمة:

وقد ظهر العديد من الوافدين الجدد ذوي النمو المرتفع بفضل هذه التكنولوجيات الجديدة. تعد Yidao New Energy وHuasun Energy من اللاعبين الرائدين في فئتي TOPCon وHJT، حيث تبلغ قيمة كل منهما حوالي 10 مليار ين. بالإضافة إلى ذلك، فإن العديد من شركات الطاقة الشمسية المرتبطة بالتقنيات الجديدة قد تم بالفعل طرح أسهمها للاكتتاب العام أو تستعد للاكتتاب العام الأولي، مثل شركة لابلاس، التي بدأت بخطوط إنتاج TOPCon.

الرهانات التحوطية للعمالقة:

قام كبار قادة صناعة الطاقة الشمسية بالتنويع في كل من تقنيات TOPCon وHJT. تراهن شركة Jinko Solar على TOPCon، بينما تفضل Risen Energy شركة HJT. تخصصت معظم الشركات الأخرى ذات المستوى الأول في تقنية واحدة أثناء تجربة خطوط إضافية لتقنيات أخرى.

معركة التفوق الشمسي:

فهل يستطيع الوافدون الجدد من ذوي التكنولوجيات المبتكرة أن يحلوا محل القادة الراسخين في هذه الدورة من التطور التكنولوجي؟ إن المنافسة على ريادة تكنولوجيا الطاقة الشمسية وصلت الآن إلى ذروتها.

المراحل الأربع لتصنيع الخلايا الكهروضوئية: مواد السيليكون ورقائق السيليكون والخلايا والوحدات:

• مواد السيليكون: خرجت GCL-Poly منتصرة في الجولة التنافسية الأولى.
• رقائق السيليكون: حصلت تقنية Longi Green Energy على المرحلة الثانية.
• الخلايا: الجولة الثالثة تتكشف حاليا.

لقد حددت معظم الشركات تقنياتها الرئيسية ولكنها لم تقم ببناء خطوط الإنتاج الخاصة بها إلا جزئيًا أو تشغيلها بالكامل. ولا تزال أمام الشركات التي تتبع نهج الانتظار والترقب فرصة لاتخاذ خيارات جديدة. الفائزون في هذه المسابقة سيخرجون من الرواد.

الانتقال من خلايا النوع P إلى خلايا النوع N:

لقد بدأ بالفعل الانتقال من رقائق السيليكون من النوع P إلى رقائق السيليكون من النوع N. كانت خلايا المجال السطحي الخلفي (BSF) من النوع P هي التقنية السائدة لأكثر من عقد من الزمن. حاليًا، تحرز الخلايا من النوع N تقدمًا، حيث يمثل TOPCon وHJT فئة النوع N.

لعبة الكفاءة:

اعتبارًا من عام 2022، كان لخلايا PERC متوسط ​​كفاءة تحويل كهروضوئية تبلغ 23.2%. حققت خلايا TOPCon متوسط ​​كفاءة تحويل بنسبة 24.5%، ووصلت خلايا HJT إلى 24.6%. وتترجم كل زيادة بنسبة 1% في كفاءة الخلية إلى 12.5 كيلووات ساعة إضافية من الكهرباء المولدة لكل متر مربع من الألواح الشمسية سنويًا، بناءً على متوسطات الصناعة.

الطريق إلى الأمام:

إجماع الصناعة هو أنه نظرًا لضخ رأس المال الكبير، ستصبح كل من خلايا TOPCon وHJT سائدة في غضون عامين إلى ثلاثة أعوام. ومع ذلك، كلاهما منتجات انتقالية. الهدف النهائي هو تطوير خلايا شمسية ترادفية عن طريق وضع خلايا TOPCon أو HJT فوق خلايا البيروفسكايت الشمسية، مما يحقق كفاءة تتجاوز 30%.

استبدال القدرة القديمة:

سيتم الاستبدال الهائل للقدرات القديمة خلال العامين المقبلين. اعتبارًا من عام 2022، كان لدى الصين إجمالي قدرة إنتاج الخلايا الشمسية 505.5 جيجاوات، بإنتاج 330.6 جيجاوات. وشكلت خلايا PERC 88% من السوق، في حين استحوذت TOPCon على حصة 8.3%، أي ما يعادل 27.4 جيجاوات. استحوذت خلايا HJT على حصة سوقية تبلغ 0.6%، بإجمالي 2 جيجاوات. ومن المتوقع أن تصل شحنات خلايا TOPCon في عام 2023 إلى حوالي 100 جيجاوات، أي ما يقرب من أربعة أضعاف ما كانت عليه في عام 2022.

عادةً ما يستغرق إنشاء المصنع والوصول إلى الطاقة الإنتاجية الكاملة حوالي عام. ونتيجة لذلك، سيشهد عام 2024 توسعًا كبيرًا في الطاقة الإنتاجية لخلايا TOPCon. وفقًا لشركة CITIC Securities، ستصل قدرة TOPCon إلى حوالي 372 جيجاوات بحلول عام 2023، وتزيد إلى 635 جيجاوات بحلول نهاية عام 2024، متجاوزة قدرة خلايا PERC.

في المقابل، تتوسع القدرة الإنتاجية لخلايا HJT بوتيرة أبطأ نسبيًا من TOPCon. اعتبارًا من يوليو 2023، كانت لدى شركات الطاقة الشمسية المحلية قدرات خلايا HJT الحالية والمخططة تتجاوز 214.6 جيجاوات. تواجه HJT تحديات في توريد المعدات والمواد الخام مقارنة بـ TOPCon، مما يتطلب مستوى أعلى من الخبرة الفنية في تكنولوجيا أشباه الموصلات وخلايا الأغشية الرقيقة. ولذلك، فإن HJT مناسب بشكل أفضل للشركات الجديدة القادرة وقادة الصناعة الراسخين ذوي الخبرة المتراكمة.

وفقا للجمعية الكهروضوئية الصينية، ستشكل خلايا TOPCon وHJT معًا أكثر من 50٪ من السوق بحلول عام 2025، مع اقتراب HJT من التكافؤ مع TOPCon بحلول عام 2030. وقد وصلت المنافسة على الريادة في المشهد التكنولوجي الجديد لصناعة الطاقة الشمسية إلى ذروتها.