Saules nozares sacensība par nākamās paaudzes fotoelektrisko akumulatoru

Ievads:

Saules enerģijas nozare Ķīnā ir piedzīvojusi virkni konkurētspējīgu tehnoloģiju sacensību, kas ir veidojušas tās attīstību. No silīcija materiāliem līdz silīcija plāksnēm, stafete tagad tiek nodota svarīgajam akumulatoru segmentam. Jautājums ir, kurš uzvarēs šajā jaunākajā konkursā?

Transformatīvu inovāciju desmitgade:

Pēdējo divu desmitgažu laikā saules paneļu ražošanas izmaksas ir samazinājušās par vairāk nekā 90%, pateicoties uzlabotiem ražošanas procesiem un apjomradītiem ietaupījumiem. Tajā pašā laikā galvenā fotoelektrisko elementu efektivitāte ir palielinājusies no 12% līdz aptuveni 23%. Šī efektivitātes pieauguma turpināšana tagad ir atkarīga no tehnoloģiskām inovācijām.

Saules tehnoloģiju pagrieziena punkts:

Saules bateriju tehnoloģiju ainava ir kritiskā punktā, un efektīvākas šūnas nonāk masveida ražošanā. Visiem saules enerģijas uzņēmumiem ir jāpielāgojas un jāizvēlas efektīvāki jauni tehnoloģiskie ceļi; pretējā gadījumā tiem draud novecošanās.

Kapitāla pieplūdums, kas paātrina inovācijas:

Būtisks kapitāla pieplūdums ir galvenais saules tehnoloģiju straujās attīstības virzītājspēks. 2022. gadā Ķīnas saules enerģijas uzņēmumi piesaistīja satriecošu finansējumu 136.2 miljardu jenu apmērā, kas ir gandrīz četras reizes vairāk nekā 2019. gadā. Šis pieaugums ir palielinājis dažādu nozares segmentu jaudu vairāk nekā trīs reizes vairāk nekā 2019. gadā. Šīs jaunās ražošanas jaudas izmanto jaunus tehnoloģiskos ceļus, ar jauno tehnoloģiju produktu izlaidi, kas viena līdz divu gadu laikā pārsniegs pašreizējo galveno elementu izlaidi. Līdz ar to ir nenovēršama veco jaudu masveida nomaiņa.

PERC šūnu dominēšana:

Pašlaik saules enerģijas tirgū dominē PERC (Passiveed Emitter Rear Cell) elementi. Tomēr parādās jauna ļoti efektīvu fotoelementu paaudze, ko galvenokārt pārstāv divi veidi: TOPCon un HJT (heterojunction).

• TOPCon šūnas: Sāka masveida ražošanu 2022. gadā, piedāvājot zemākas izmaksas.
• HJT šūnas: Masveida ražošana tiks uzsākta 2023. gadā ar augstāku efektivitāti.

No nozares viedokļa TOPCon ražošanas līnijām ir zināma savietojamība ar vecākām līnijām, kas gūst labumu no nobriedušā procesa. Turpretim HJT ir jauna tehnoloģija ar īsāku procesu un lielākiem tehniskajiem šķēršļiem.

Topošie uzņēmumi, kas ir vadošie:

Pateicoties šīm jaunajām tehnoloģijām, ir parādījušies vairāki strauji augoši jaunpienācēji. Yidao New Energy un Huasun Energy ir vadošie spēlētāji TOPCon un HJT kategorijās, katrs novērtējot aptuveni 10 miljardus ¥. Turklāt daudzi ar jaunām tehnoloģijām saistīti saules enerģijas uzņēmumi jau ir nonākuši publiskajā apgrozībā vai gatavojas IPO, piemēram, Laplass, kas sākās ar TOPCon ražošanas līnijām.

Izveidotās milzu riska ierobežošanas likmes:

Lielākie saules enerģijas nozares līderi ir dažādojuši gan TOPCon, gan HJT tehnoloģijas. Jinko Solar liek likmes uz TOPCon, savukārt Risen Energy dod priekšroku HJT. Lielākā daļa citu augstākā līmeņa uzņēmumu ir specializējušies vienā tehnoloģijā, vienlaikus eksperimentējot ar papildu līnijām citām tehnoloģijām.

Cīņa par Saules pārākumu:

Vai jaunpienācēji ar novatoriskām tehnoloģijām var izspiest iedibinātus līderus šajā tehnoloģiju evolūcijas ciklā? Konkurence par vadošo lomu saules tehnoloģiju jomā tagad ir sasniegusi kulmināciju.

Četri fotoelementu ražošanas posmi: silīcija materiāli, silīcija vafeles, šūnas un moduļi:

• Silīcija materiāli: GCL-Poly uzvarēja pirmajā sacensību kārtā.
• Silīcija vafeles: Longi Green Energy Technology nodrošināja otro posmu.
• Šūnas: pašlaik notiek trešā kārta.

Lielākā daļa uzņēmumu ir identificējuši savas galvenās tehnoloģijas, bet tikai daļēji uzbūvējuši vai pilnībā nodevuši ekspluatācijā savas ražošanas līnijas. Uzņēmumiem, kas izmanto nogaidīšanas pieeju, joprojām ir iespēja izdarīt jaunas izvēles. No pionieriem noskaidrosies šī konkursa uzvarētāji.

Pāreja no P-tipa uz N-tipa šūnām:

Pāreja no P tipa silīcija plāksnēm uz N tipa plāksnēm jau ir sākusies. P-tipa Back Surface Field (BSF) šūnas bija dominējošā tehnoloģija vairāk nekā desmit gadus. Pašlaik N tipa šūnas gūst panākumus, un TOPCon un HJT pārstāv N tipa kategoriju.

Efektivitātes spēle:

2022. gadā PERC elementu vidējā fotoelementu pārveidošanas efektivitāte bija 23.2%. TOPCon šūnas sasniedza vidējo konversijas efektivitāti 24.5%, un HJT šūnas sasniedza 24.6%. Katrs elementu efektivitātes pieaugums par 1% nozīmē papildu 12.5 kWh elektroenerģijas, kas gadā tiek saražots uz vienu kvadrātmetru saules paneļa, pamatojoties uz nozares vidējiem rādītājiem.

Ceļš priekšā:

Nozares vienprātība ir tāda, ka ievērojamas kapitāla iepludināšanas dēļ gan TOPCon, gan HJT šūnas kļūs par galveno divu līdz trīs gadu laikā. Tomēr abi ir pārejas produkti. Galīgais mērķis ir izstrādāt tandēma saules baterijas, slāņojot TOPCon vai HJT šūnas virs perovskīta saules baterijām, panākot efektivitāti, kas pārsniedz 30%.

Vecās ietilpības nomaiņa:

Veco jaudu masveida nomaiņa notiks nākamo divu gadu laikā. 2022. gadā Ķīnas kopējā saules bateriju ražošanas jauda bija 505.5 GW ar 330.6 GW jaudu. PERC elementi veidoja 88% no tirgus, savukārt TOPCon piederēja 8.3% daļa, kas atbilst 27.4 GW. HJT elementiem bija 0.6% tirgus daļa, kopā 2 GW. Paredzams, ka TOPCon šūnu piegādes 2023. gadā būs aptuveni 100 GW, kas ir aptuveni četras reizes vairāk nekā 2022. gadā.

Rūpnīcas celtniecība un pilnas ražošanas jaudas sasniegšana parasti aizņem apmēram gadu. Tā rezultātā 2024. gadā tiks ievērojami paplašināta TOPCon šūnu ražošanas jauda. Saskaņā ar CITIC Securities datiem TOPCon jauda līdz 372. gadam sasniegs aptuveni 2023 GW, līdz 635. gada beigām palielinoties līdz 2024 GW, pārspējot PERC šūnu jaudu.

Turpretim HJT šūnu ražošanas jauda paplašinās salīdzinoši lēnāk nekā TOPCon. 2023. gada jūlijā vietējiem saules enerģijas uzņēmumiem esošās un plānotās HJT šūnu jaudas pārsniedza 214.6 GW. Salīdzinot ar TOPCon, HJT saskaras ar izaicinājumiem iekārtu un izejvielu piegādes jomā, kas prasa augstāku tehnisko zināšanu līmeni pusvadītāju un plānslāņa šūnu tehnoloģijā. Līdz ar to HJT ir vairāk piemērots spējīgiem jauniem uzņēmumiem un jau nostiprinātiem nozares līderiem ar uzkrātu pieredzi.

Saskaņā ar Ķīnas fotoelementu asociācijas datiem, TOPCon un HJT elementi kopā veidos vairāk nekā 50% no tirgus līdz 2025. gadam, un HJT līdz 2030. gadam tuvosies līdzvērtīgumam ar TOPCon. Konkurence par līdera lomu saules enerģijas nozares jaunajā tehnoloģiju vidē ir sasniegusi savu zenītu.