Päikeseenergiatööstuse võidujooks järgmise põlvkonna fotogalvaanilise aku nimel

Sissejuhatus:

Hiina päikesetööstus on olnud tunnistajaks mitmele konkurentsivõimelisele tehnoloogilisele võidujooksule, mis on kujundanud selle arengut. Ränimaterjalidest räniplaatideni läheb teatepulk nüüd üle olulisele akude segmendile. Küsimus on selles, kes tuleb sellel viimasel võistlusel võitjana?

Transformatiivse innovatsiooni kümnend:

Viimase kahe aastakümne jooksul on päikesepaneelide tootmiskulud tänu täiustatud tootmisprotsessidele ja mastaabisäästule langenud üle 90%. Samal ajal on peavoolu fotogalvaaniliste elementide efektiivsus tõusnud 12%-lt ligikaudu 23%-le. Selle tõhususe tõusu jätkamine sõltub nüüd tehnoloogilisest uuendusest.

Päikesetehnoloogia pöördepunkt:

Päikesepatareide tehnoloogia maastik on kriitilises punktis, kus masstootmisse on jõudnud tõhusamad elemendid. Kõik päikeseenergia ettevõtted peavad kohanema ja valima tõhusamaid uusi tehnoloogilisi teid; vastasel juhul võivad need aeguda.

Innovatsiooni kiirendav kapitali sissevool:

Märkimisväärne kapitali sissevool on päikesetehnoloogia kiire arengu peamine liikumapanev jõud. 2022. aastal kogusid Hiina päikeseenergiaettevõtted rahastamist vapustavalt 136.2 miljardi jeeni ulatuses, mis on peaaegu neli korda suurem kui 2019. aastal. See hüppeline kasv on tõstnud erinevate tööstussegmentide võimsuse 2019. aastaga võrreldes üle kolme korra. Need uued tootmisvõimsused kasutavad uudseid tehnoloogilisi teid, uute tehnoloogiatoodete toodang ületab praeguste tavaelementide oma ühe kuni kahe aasta jooksul. Järelikult on vanade võimsuste massiline väljavahetamine vältimatu.

PERC rakkude domineerimine:

Praegu domineerivad päikeseenergia turul PERC (Passiveed Emitter Rear Cell) elemendid. Siiski on tekkimas uus põlvkond ülitõhusaid fotogalvaanilisi elemente, mida esindavad peamiselt kaks tüüpi: TOPCon ja HJT (heterojunction).

• TOPConi lahtrid: Alustas masstootmist 2022. aastal, pakkudes madalamaid kulusid.
• HJT rakud: Masstootmine algab 2023. aastal ja sellel on suurem tõhusus.

Tööstuse vaatenurgast on TOPConi tootmisliinidel mõningane ühilduvus vanemate liinidega, mis saavad kasu küpsest protsessist. Seevastu HJT on uudne tehnoloogia, millel on lühem protsess ja kõrgemad tehnilised tõkked.

Tõusvad ettevõtted, kes juhivad:

Tänu nendele uutele tehnoloogiatele on esile kerkinud mitu suure kasvuga uustulnukat. Yidao New Energy ja Huasun Energy on TOPConi ja HJT kategooriates juhtivad tegijad, kummagi väärtusega ligikaudu 10 miljardit jeeni. Lisaks on mitmed uute tehnoloogiatega seotud päikeseenergia ettevõtted juba börsile läinud või valmistuvad IPO-deks, näiteks Laplace, mis alustas TOPConi tootmisliinidega.

Väljakujunenud hiiglaste riskimaandamispanused:

Päikeseenergiatööstuse peamised juhid on mitmekesistanud nii TOPConi kui ka HJT tehnoloogiaid. Jinko Solar panustab TOPConile, samas kui Risen Energy soosib HJT-d. Enamik teisi tipptasemel ettevõtteid on spetsialiseerunud ühele tehnoloogiale, katsetades samal ajal teiste tehnoloogiate jaoks lisaliine.

Võitlus päikese ülemvõimu eest:

Kas uuenduslike tehnoloogiatega uued tulijad võivad selles tehnoloogilise arengu tsüklis väljakujunenud liidrid välja tõrjuda? Konkurents päikesetehnoloogia liidripositsioonile on nüüd haripunktis.

Fotogalvaanilise tootmise neli etappi: ränimaterjalid, räniplaadid, elemendid ja moodulid:

• Ränimaterjalid: GCL-Poly väljus esimeses võistlusvoorus võidukalt.
• Silicon Wafers: Longi Green Energy Technology kindlustas teise etapi.
• Rakud: praegu on käimas kolmas ring.

Enamik ettevõtteid on kindlaks määranud oma võtmetehnoloogiad, kuid on vaid osaliselt ehitanud või täielikult kasutusele võtnud oma tootmisliinid. Ettevõtetel, kes kasutavad äraootavat lähenemisviisi, on endiselt võimalus teha uusi valikuid. Selle võistluse võitjad selguvad pioneeridest.

Üleminek P-tüüpi rakkudelt N-tüüpi rakkudele:

Üleminek P-tüüpi räniplaatidelt N-tüüpi vahvlitele on juba alanud. P-tüüpi Back Surface Field (BSF) rakud olid domineerivaks tehnoloogiaks üle kümne aasta. Praegu teevad N-tüüpi rakud edu, TOPCon ja HJT esindavad N-tüüpi kategooriat.

Tõhususe mäng:

2022. aasta seisuga oli PERC elementide keskmine fotogalvaanilise muundamise efektiivsus 23.2%. TOPCon rakkude keskmine konversiooniefektiivsus oli 24.5% ja HJT rakud saavutasid 24.6%. Iga 1% elemendi efektiivsuse suurenemine tähendab tööstuse keskmiste põhjal täiendavalt 12.5 kWh elektrienergiat, mida toodetakse aastas päikesepaneeli ruutmeetri kohta.

Tee ees:

Tööstusharu on üksmeelel, et märkimisväärse kapitali infusiooni tõttu muutuvad nii TOPCon kui ka HJT rakud peavooluks kahe kuni kolme aasta jooksul. Mõlemad on aga üleminekutooted. Lõppeesmärk on arendada tandempäikesepatareid, asetades kas TOPCon- või HJT-elemendid perovskiit-päikesepatareide peale, saavutades efektiivsuse üle 30%.

Vana mahutavuse asendamine:

Vanade võimsuste massiline väljavahetamine toimub järgmise kahe aasta jooksul. 2022. aasta seisuga oli Hiina päikeseelementide kogutootmisvõimsus 505.5 GW ja võimsus 330.6 GW. PERC-elemendid moodustasid 88% turust, samas kui TOPCon omas 8.3% osalust, mis vastab 27.4 GW-le. HJT elementide turuosa oli 0.6%, kokku 2 GW. Eeldatakse, et TOPConi elementide tarne 2023. aastal on ligikaudu 100 GW, mis on ligikaudu neli korda suurem kui 2022. aastal.

Tehase ehitamine ja täieliku tootmisvõimsuse saavutamine võtab tavaliselt umbes aasta. Selle tulemusena kasvab 2024. aastal TOPConi rakkude tootmisvõimsus märkimisväärselt. CITIC Securitiesi andmetel jõuab TOPConi võimsus 372. aastaks ligikaudu 2023 GW-ni, kasvades 635. aasta lõpuks 2024 GW-ni, ületades PERC elementide võimsust.

Seevastu HJT rakkude tootmisvõimsus laieneb suhteliselt aeglasemas tempos kui TOPCon. 2023. aasta juuli seisuga oli kodumaiste päikeseenergia ettevõtete olemasolevad ja kavandatavad HJT elementide võimsused üle 214.6 GW. Võrreldes TOPConiga seisab HJT silmitsi väljakutsetega seadmete ja tooraine tarnimisel, mis nõuab kõrgemat tehnilist asjatundlikkust pooljuhtide ja õhukese kileelementide tehnoloogia vallas. Seetõttu sobib HJT paremini uutele võimekatele ettevõtetele ja kogunenud kogemustega väljakujunenud valdkonnajuhtidele.

Hiina fotogalvaanilise assotsiatsiooni andmetel moodustavad TOPCon ja HJT elemendid 50. aastaks üle 2025% turust, kusjuures HJT läheneb 2030. aastaks TOPConiga võrdsele tasemele. Konkurents päikeseenergiatööstuse uuel tehnoloogilisel maastikul liidripositsioonile on saavutanud haripunkti.