Der Wettlauf der Solarindustrie um die Photovoltaikbatterie der nächsten Generation

Einführung:

Die Solarindustrie in China hat eine Reihe wettbewerbsintensiver Technologiewettläufe erlebt, die ihre Entwicklung geprägt haben. Von Siliziummaterialien bis hin zu Siliziumwafern geht der Staffelstab nun an das entscheidende Batteriesegment über. Die Frage ist, wer aus diesem jüngsten Wettbewerb als Sieger hervorgehen wird.

Ein Jahrzehnt transformativer Innovation:

In den letzten zwei Jahrzehnten sind die Kosten für die Herstellung von Solarmodulen dank verbesserter Produktionsprozesse und Skaleneffekte um über 90 % gesunken. Gleichzeitig ist der Wirkungsgrad gängiger Photovoltaikzellen von 12 % auf etwa 23 % gestiegen. Die Fortsetzung dieses Effizienzschubs hängt nun von technologischen Innovationen ab.

Der Wendepunkt für die Solartechnologie:

Die Solarzellentechnologielandschaft befindet sich an einem kritischen Punkt, da effizientere Zellen in die Massenproduktion gehen. Alle Solarunternehmen müssen sich anpassen und effizientere neue technologische Wege wählen; Andernfalls besteht die Gefahr, dass sie veralten.

Kapitalzufluss beschleunigt Innovation:

Ein erheblicher Kapitalzufluss ist eine wichtige Triebkraft für die rasante Entwicklung der Solartechnologie. Im Jahr 2022 haben chinesische Solarunternehmen unglaubliche 136.2 Milliarden Yen an Finanzmitteln aufgenommen, fast das Vierfache des Betrags im Jahr 2019. Dieser Anstieg hat die Kapazität verschiedener Industriesegmente auf mehr als das Dreifache gegenüber 2019 erhöht. Diese neuen Produktionskapazitäten nutzen neuartige technologische Wege, Die Produktion neuer Technologieprodukte dürfte innerhalb von ein bis zwei Jahren die Produktion aktueller Mainstream-Zellen übertreffen. Folglich steht ein massiver Ersatz alter Kapazitäten bevor.

Die Dominanz der PERC-Zellen:

Derzeit dominieren PERC-Zellen (Passivated Emitter Rear Cell) den Solarmarkt. Es entsteht jedoch eine neue Generation hocheffizienter Photovoltaikzellen, die vor allem durch zwei Typen repräsentiert werden: TOPCon und HJT (Heterojunction).

• TOPCon-Zellen: Beginn der Massenproduktion im Jahr 2022 mit geringeren Kosten.
• HJT-Zellen: Die Massenproduktion soll 2023 beginnen und mit höherer Effizienz aufwarten.

Aus Branchensicht weisen TOPCon-Produktionslinien eine gewisse Kompatibilität mit älteren Linien auf und profitieren von einem ausgereiften Prozess. Im Gegensatz dazu handelt es sich bei HJT um eine neuartige Technologie mit einem kürzeren Prozess und höheren technischen Barrieren.

Aufstrebende Unternehmen sind führend:

Dank dieser neuen Technologien sind mehrere wachstumsstarke Newcomer entstanden. Yidao New Energy und Huasun Energy sind führende Akteure in den Kategorien TOPCon und HJT mit Bewertungen von jeweils rund 10 Milliarden Yen. Darüber hinaus sind zahlreiche Solarunternehmen mit Bezug zu neuen Technologien bereits an die Börse gegangen oder bereiten sich auf Börsengänge vor, wie beispielsweise Laplace, das mit TOPCon-Produktionslinien startete.

Etablierte Giants-Absicherungswetten:

Führende Unternehmen der Solarbranche haben sich auf die Technologien TOPCon und HJT spezialisiert. Jinko Solar setzt auf TOPCon, während Risen Energy auf HJT setzt. Die meisten anderen Spitzenunternehmen haben sich auf eine Technologie spezialisiert und experimentieren gleichzeitig mit zusätzlichen Produktlinien für andere Technologien.

Der Kampf um die solare Vorherrschaft:

Können die neuen Marktteilnehmer mit innovativen Technologien etablierte Marktführer in diesem Zyklus der technologischen Entwicklung verdrängen? Der Wettbewerb um die Führungsposition in der Solartechnologie ist jetzt auf seinem Höhepunkt.

Die vier Phasen der Photovoltaik-Herstellung: Siliziummaterialien, Siliziumwafer, -zellen und -module:

• Siliziummaterialien: GCL-Poly ging aus der ersten Wettbewerbsrunde als Sieger hervor.
• Siliziumwafer: Longi Green Energy Technology sicherte sich die zweite Stufe.
• Cells: Derzeit läuft die dritte Runde.

Die meisten Unternehmen haben ihre Schlüsseltechnologien identifiziert, ihre Produktionslinien jedoch nur teilweise gebaut oder vollständig in Betrieb genommen. Unternehmen, die abwartend agieren, haben immer noch die Möglichkeit, neue Entscheidungen zu treffen. Aus den Pionieren werden die Gewinner dieses Wettbewerbs hervorgehen.

Der Übergang von P-Typ- zu N-Typ-Zellen:

Der Übergang von P-Typ-Siliziumwafern zu N-Typ-Wafern hat bereits begonnen. Über ein Jahrzehnt lang waren P-Typ-Back-Surface-Field-Zellen (BSF) die vorherrschende Technologie. Derzeit sind N-Typ-Zellen auf dem Vormarsch, wobei TOPCon und HJT die N-Typ-Kategorie repräsentieren.

Das Effizienzspiel:

Im Jahr 2022 hatten PERC-Zellen einen durchschnittlichen Photovoltaik-Umwandlungswirkungsgrad von 23.2 %. TOPCon-Zellen erreichten einen durchschnittlichen Umwandlungswirkungsgrad von 24.5 %, und HJT-Zellen erreichten 24.6 %. Jede 1-prozentige Steigerung der Zelleffizienz führt laut Branchendurchschnitt zu einer zusätzlichen Stromerzeugung von 12.5 kWh pro Quadratmeter Solarpanel pro Jahr.

Die Straße entlang:

Der Branchenkonsens besteht darin, dass sowohl TOPCon- als auch HJT-Zellen aufgrund der erheblichen Kapitalzufuhr innerhalb von zwei bis drei Jahren zum Mainstream werden. Allerdings handelt es sich bei beiden um Übergangsprodukte. Das ultimative Ziel besteht darin, Tandem-Solarzellen zu entwickeln, indem entweder TOPCon- oder HJT-Zellen über Perowskit-Solarzellen geschichtet werden und Wirkungsgrade von über 30 % erreicht werden.

Alte Kapazität ersetzen:

Der massive Ersatz alter Kapazitäten wird sich in den nächsten zwei Jahren vollziehen. Im Jahr 2022 verfügte China über eine Gesamtproduktionskapazität für Solarzellen von 505.5 GW, mit einer Leistung von 330.6 GW. PERC-Zellen machten 88 % des Marktes aus, während TOPCon einen Anteil von 8.3 % hielt, was 27.4 GW entspricht. HJT-Zellen hatten einen Marktanteil von 0.6 % und eine Gesamtleistung von 2 GW. Es wird erwartet, dass die Lieferungen von TOPCon-Zellen im Jahr 2023 rund 100 GW betragen werden, etwa viermal so viel wie im Jahr 2022.

Der Bau einer Fabrik und das Erreichen der vollen Produktionskapazität dauern in der Regel etwa ein Jahr. Dadurch wird es im Jahr 2024 zu einem deutlichen Ausbau der Produktionskapazitäten von TOPCon-Zellen kommen. Laut CITIC Securities wird die TOPCon-Kapazität bis 372 rund 2023 GW erreichen und bis Ende 635 auf 2024 GW ansteigen und damit die Kapazität von PERC-Zellen übertreffen.

Im Gegensatz dazu wächst die Produktionskapazität für HJT-Zellen relativ langsamer als bei TOPCon. Im Juli 2023 verfügten inländische Solarunternehmen über bestehende und geplante HJT-Zellenkapazitäten von mehr als 214.6 GW. HJT steht im Vergleich zu TOPCon vor Herausforderungen bei der Ausrüstung und Rohstoffversorgung und erfordert ein höheres Maß an technischem Fachwissen in der Halbleiter- und Dünnschichtzellentechnologie. Daher eignet sich HJT besser für leistungsfähige neue Unternehmen und etablierte Branchenführer mit gesammelter Erfahrung.

Laut der China Photovoltaic Association werden TOPCon- und HJT-Zellen zusammen bis 50 über 2025 % des Marktes ausmachen, wobei HJT bis 2030 mit TOPCon gleichziehen wird. Der Wettbewerb um die Führung in der neuen Technologielandschaft der Solarindustrie hat seinen Höhepunkt erreicht.