Kapphlaup sólariðnaðarins um næstu kynslóðar ljósafhlöður

Inngangur:

Sólariðnaðurinn í Kína hefur orðið vitni að röð samkeppnishæfra tæknikapphlaupa sem hafa mótað þróun þess. Frá kísilefnum til kísilþráða, fer kylfan nú yfir í mikilvæga rafhlöðuhlutann. Spurningin er, hver mun standa uppi sem sigurvegari í þessari nýjustu keppni?

Áratugur umbreytandi nýsköpunar:

Undanfarna tvo áratugi hefur framleiðslukostnaður sólarrafhlöðna lækkað um yfir 90%, þökk sé bættum framleiðsluferlum og stærðarhagkvæmni. Á sama tíma hefur almenn skilvirkni ljósafrumna aukist úr 12% í um það bil 23%. Að halda áfram þessari aukningu hagkvæmni er nú háð tækninýjungum.

Vinningspunktur sólartækni:

Sólarfrumutæknilandslagið er á mikilvægum tímamótum, þar sem skilvirkari frumur fara inn í fjöldaframleiðslu. Öll sólarfyrirtæki verða að aðlagast og velja hagkvæmari nýjar tæknileiðir; annars eiga þeir á hættu að fyrnast.

Fjármagnsflæði flýtir fyrir nýsköpun:

Verulegt innstreymi fjármagns er lykildrifkraftur á bak við öra þróun sólartækni. Árið 2022 söfnuðu kínversk sólarorkufyrirtæki ótrúlega 136.2 milljarða yen í fjármögnun, næstum fjórfalt hærri upphæð en árið 2019. Þessi aukning hefur þrýst afkastagetu ýmissa iðnaðarhluta upp í meira en þrisvar sinnum meiri en árið 2019. Þessi nýja framleiðslugeta tekur upp nýjar tæknilegar leiðir, þar sem framleiðsla nýrrar tæknivöru mun fara fram úr núverandi almennum frumum innan eins til tveggja ára. Þar af leiðandi er yfirvofandi stórfelld endurnýjun á gömlum getu.

Yfirráð PERC frumna:

Eins og er eru PERC (Passivated Emitter Rear Cell) frumur ráðandi á sólarmarkaðnum. Hins vegar er ný kynslóð af mjög skilvirkum ljósafrumum að koma fram, fyrst og fremst táknuð með tveimur gerðum: TOPCon og HJT (Heterojunction).

• TOPCon frumur: Hóf fjöldaframleiðsla árið 2022, sem bauð upp á lægri kostnað.
• HJT frumur: Fjöldaframleiðsla á að hefjast árið 2023 og státar af meiri skilvirkni.

Frá sjónarhóli iðnaðarins sýna TOPCon framleiðslulínur nokkra samhæfni við eldri línur og njóta góðs af þroskuðu ferli. Aftur á móti er HJT ný tækni með styttra ferli og hærri tæknilegum hindrunum.

Upprennandi fyrirtæki sem eru í fararbroddi:

Nokkrir nýliðar í miklum vexti hafa komið fram þökk sé þessari nýju tækni. Yidao New Energy og Huasun Energy eru leiðandi leikmenn í TOPCon og HJT flokkunum, með verðmat um 10 milljarða yen hvor. Að auki hafa fjölmörg sólarfyrirtæki sem tengjast nýrri tækni þegar farið á markað eða eru að undirbúa sig fyrir IPO, eins og Laplace, sem byrjaði með TOPCon framleiðslulínum.

Stofnað risastór áhættuveðmál:

Helstu leiðtogar sólariðnaðarins hafa breyst í bæði TOPCon og HJT tækni. Jinko Solar veðjar á TOPCon en Risen Energy er hlynntur HJT. Flest önnur efstu fyrirtæki hafa sérhæft sig í einni tækni á meðan þau hafa gert tilraunir með viðbótarlínur fyrir aðra tækni.

Baráttan um yfirráð sólar:

Geta nýir aðilar með nýstárlega tækni komið á braut rótgróinna leiðtoga í þessari hringrás tækniþróunar? Samkeppnin um forystu í sólartækni er nú í hámarki.

Fjögur stig ljósvökvaframleiðslu: Kísilefni, kísilskífur, frumur og einingar:

• Kísilefni: GCL-Poly stóð uppi sem sigurvegari í fyrstu keppnislotunni.
• Silicon Wafers: Longi Green Energy Technology tryggði sér annað stig.
• Frumur: Þriðja umferðin er í gangi.

Flest fyrirtæki hafa borið kennsl á helstu tækni sína en hafa aðeins smíðað að hluta eða tekið í notkun að fullu framleiðslulínur sínar. Fyrirtæki sem eru að bíða og sjá til hafa enn tækifæri til að taka nýjar ákvarðanir. Sigurvegarar þessarar keppni munu koma upp úr brautryðjendunum.

Umskipti frá P-gerð í N-gerð frumur:

Breytingin frá P-gerð kísilskúffu yfir í N-gerð flís er þegar hafin. P-gerð Back Surface Field (BSF) frumur voru ríkjandi tækni í meira en áratug. Eins og er, eru frumur af N-gerð að taka framförum, þar sem TOPCon og HJT tákna N-gerðina.

Skilvirknileikurinn:

Frá og með árinu 2022 höfðu PERC frumur að meðaltali 23.2% umbreytingarnýtingu á ljósvökva. TOPCon frumur náðu að meðaltali umbreytingarnýtni upp á 24.5% og HJT frumur náðu 24.6%. Hver 1% aukning á nýtni frumna þýðir 12.5 kWst til viðbótar af rafmagni sem framleitt er á hvern fermetra sólarrafhlöðu árlega, miðað við meðaltal iðnaðarins.

Leiðin framundan:

Samstaða iðnaðarins er að vegna verulegs innrennslis fjármagns munu bæði TOPCon og HJT frumur verða almennar innan tveggja til þriggja ára. Hins vegar eru báðar bráðabirgðavörur. Lokamarkmiðið er að þróa samhliða sólarsellur með því að leggja annað hvort TOPCon eða HJT frumur yfir perovskite sólarsellur og ná fram skilvirkni sem er yfir 30%.

Skipt um gamla getu:

Mikil endurnýjun á gömlum afkastagetu mun þróast á næstu tveimur árum. Frá og með 2022 hafði Kína heildarframleiðslugetu sólarsellu upp á 505.5 GW, með framleiðslu upp á 330.6 GW. PERC frumur voru 88% af markaðnum en TOPCon átti 8.3% hlut, jafngildir 27.4 GW. HJT frumur voru með 0.6% markaðshlutdeild, samtals 2 GW. Gert er ráð fyrir að TOPCon frumusendingar árið 2023 verði um 100 GW, um það bil fjórum sinnum meiri en árið 2022.

Verksmiðjubygging og að ná fullri framleiðslugetu tekur venjulega um eitt ár. Fyrir vikið mun 2024 verða vitni að verulegri stækkun á framleiðslugetu TOPCon frumu. Samkvæmt CITIC Securities mun TOPCon afkastageta ná um 372 GW árið 2023, aukast í 635 GW í lok árs 2024, sem er umfram getu PERC frumna.

Aftur á móti stækkar framleiðslugeta HJT frumna á tiltölulega hægari hraða en TOPCon. Frá og með júlí 2023 höfðu innlend sólarfyrirtæki núverandi og fyrirhugaða HJT frumu afkastagetu yfir 214.6 GW. HJT stendur frammi fyrir áskorunum í búnaði og hráefnisframboði samanborið við TOPCon, sem krefst meiri tæknilegrar sérfræðiþekkingar í hálfleiðara og þunnfilmu frumutækni. Þess vegna hentar HJT betur fyrir hæf ný fyrirtæki og rótgróna leiðtoga í iðnaði með uppsafnaða reynslu.

Samkvæmt China Photovoltaic Association munu TOPCon og HJT frumur saman standa fyrir yfir 50% af markaðnum árið 2025, þar sem HJT nálgast jöfnuð við TOPCon árið 2030. Samkeppnin um forystu í nýju tæknilegu landslagi sólariðnaðarins hefur náð hátindi.