De race van de zonne-energiesector om de fotovoltaïsche batterij van de volgende generatie

Inleiding:

De zonne-energie-industrie in China is getuige geweest van een reeks competitieve technologische races die haar evolutie hebben bepaald. Van siliciummaterialen tot siliciumwafels: het stokje gaat nu over naar het cruciale batterijsegment. De vraag is: wie zal als winnaar uit de bus komen in deze laatste wedstrijd?

Een decennium van transformatieve innovatie:

De afgelopen twintig jaar zijn de kosten voor de productie van zonnepanelen met ruim 90% gedaald, dankzij verbeterde productieprocessen en schaalvoordelen. Tegelijkertijd is de efficiëntie van reguliere fotovoltaïsche cellen gestegen van 12% naar ongeveer 23%. Het voortzetten van deze efficiëntiestijging hangt nu af van technologische innovatie.

Het omslagpunt voor zonnetechnologie:

Het landschap van zonneceltechnologie bevindt zich op een kritiek moment, waarbij efficiëntere cellen in massaproductie gaan. Alle zonne-energiebedrijven moeten zich aanpassen en efficiëntere nieuwe technologische trajecten selecteren; anders lopen ze het risico verouderd te raken.

Kapitaalinstroom versnelt innovatie:

Een substantiële toestroom van kapitaal is een belangrijke drijvende kracht achter de snelle evolutie van de zonnetechnologie. In 2022 haalden Chinese zonne-energiebedrijven maar liefst 136.2 miljard yen aan financiering op, bijna vier keer zoveel als in 2019. Deze sterke stijging heeft de capaciteit van verschillende industriële segmenten tot ruim drie keer zo groot gemaakt als in 2019. Deze nieuwe productiecapaciteiten maken gebruik van nieuwe technologische wegen, waarbij de productie van nieuwe technologieproducten binnen één tot twee jaar die van de huidige reguliere cellen zal overtreffen. Bijgevolg is een grootschalige vervanging van oude capaciteit aanstaande.

De dominantie van PERC-cellen:

Momenteel domineren PERC-cellen (Passivated Emitter Rear Cell) de zonnemarkt. Er is echter een nieuwe generatie zeer efficiënte fotovoltaïsche cellen in opkomst, voornamelijk vertegenwoordigd door twee typen: TOPCon en HJT (Heterojunction).

• TOPCon-cellen: Begonnen met massaproductie in 2022, met lagere kosten.
• HJT-cellen: De massaproductie zal in 2023 van start gaan, met een hogere efficiëntie.

Vanuit sectorperspectief vertonen de productielijnen van TOPCon enige compatibiliteit met oudere lijnen en profiteren ze van een volwassen proces. HJT is daarentegen een nieuwe technologie met een korter proces en hogere technische barrières.

Opkomende bedrijven die voorop lopen:

Dankzij deze nieuwe technologieën zijn er verschillende snelgroeiende nieuwkomers ontstaan. Yidao New Energy en Huasun Energy zijn toonaangevende spelers in de categorieën TOPCon en HJT, met waarderingen elk rond de ¥ 10 miljard. Bovendien zijn tal van zonne-energiebedrijven die zich bezighouden met nieuwe technologieën al naar de beurs gegaan of bereiden ze zich voor op beursintroducties, zoals Laplace, dat begon met TOPCon-productielijnen.

Gevestigde Giants Hedging-weddenschappen:

Grote leiders in de zonne-industrie hebben zich gediversifieerd in zowel TOPCon- als HJT-technologieën. Jinko Solar zet in op TOPCon, terwijl Risen Energy de voorkeur geeft aan HJT. De meeste andere topbedrijven hebben zich gespecialiseerd in één technologie, terwijl ze experimenteren met aanvullende lijnen voor andere technologieën.

De strijd om de suprematie van de zonne-energie:

Kunnen de nieuwkomers met innovatieve technologieën de gevestigde leiders in deze cyclus van technologische evolutie verdringen? De strijd om leiderschap op het gebied van zonnetechnologie is nu op zijn hoogtepunt.

De vier stadia van fotovoltaïsche productie: siliciummaterialen, siliciumwafels, cellen en modules:

• Silicon Materials: GCL-Poly kwam als overwinnaar uit de eerste competitieronde.
• Silicon Wafers: Longi Green Energy Technology behaalde de tweede fase.
• Cellen: De derde ronde ontvouwt zich momenteel.

De meeste bedrijven hebben hun belangrijkste technologieën geïdentificeerd, maar hebben hun productielijnen slechts gedeeltelijk gebouwd of volledig in gebruik genomen. Bedrijven die een afwachtende houding aannemen, hebben nog steeds de mogelijkheid om nieuwe keuzes te maken. De winnaars van deze wedstrijd zullen voortkomen uit de pioniers.

De overgang van P-type naar N-type cellen:

De overgang van siliciumwafels van het P-type naar wafers van het N-type is al begonnen. P-type Back Surface Field (BSF)-cellen waren meer dan tien jaar lang de dominante technologie. Momenteel boeken N-type cellen vooruitgang, waarbij TOPCon en HJT de N-type categorie vertegenwoordigen.

Het efficiëntiespel:

Vanaf 2022 hadden PERC-cellen een gemiddelde fotovoltaïsche conversie-efficiëntie van 23.2%. TOPCon-cellen bereikten een gemiddelde conversie-efficiëntie van 24.5% en HJT-cellen bereikten 24.6%. Elke toename van 1% in de celefficiëntie vertaalt zich in een extra 12.5 kWh extra opgewekte elektriciteit per vierkante meter zonnepaneel per jaar, gebaseerd op sectorgemiddelden.

De weg voor ons:

De consensus in de sector is dat als gevolg van de aanzienlijke kapitaalinjectie zowel TOPCon- als HJT-cellen binnen twee tot drie jaar mainstream zullen worden. Beide zijn echter overgangsproducten. Het uiteindelijke doel is om tandemzonnecellen te ontwikkelen door TOPCon- of HJT-cellen over perovskietzonnecellen te leggen, waardoor een efficiëntie van meer dan 30% wordt bereikt.

Vervanging van oude capaciteit:

De grootschalige vervanging van oude capaciteiten zal zich de komende twee jaar ontvouwen. Vanaf 2022 had China een totale productiecapaciteit voor zonnecellen van 505.5 GW, met een productie van 330.6 GW. PERC-cellen vormden 88% van de markt, terwijl TOPCon een aandeel van 8.3% in handen had, wat overeenkomt met 27.4 GW. HJT-cellen hadden een marktaandeel van 0.6%, in totaal 2 GW. Verwacht wordt dat de leveringen van TOPCon-cellen in 2023 ongeveer 100 GW zullen bedragen, ongeveer vier keer zoveel als in 2022.

De bouw van fabrieken en het bereiken van de volledige productiecapaciteit duren doorgaans ongeveer een jaar. Als gevolg hiervan zal 2024 getuige zijn van een aanzienlijke uitbreiding van de productiecapaciteit van TOPCon-cellen. Volgens CITIC Securities zal de TOPCon-capaciteit in 372 ongeveer 2023 GW bedragen, en tegen eind 635 oplopen tot 2024 GW, waarmee de capaciteit van PERC-cellen wordt overtroffen.

Daarentegen groeit de productiecapaciteit van HJT-cellen in een relatief langzamer tempo dan TOPCon. Vanaf juli 2023 hadden binnenlandse zonne-energiebedrijven bestaande en geplande HJT-celcapaciteiten van meer dan 214.6 GW. HJT wordt vergeleken met TOPCon geconfronteerd met uitdagingen op het gebied van de levering van apparatuur en grondstoffen, waardoor een hoger niveau van technische expertise op het gebied van halfgeleider- en dunnefilmceltechnologie vereist is. Daarom is HJT beter geschikt voor capabele nieuwe bedrijven en gevestigde marktleiders met opgebouwde ervaring.

Volgens de China Photovoltaic Association zullen TOPCon- en HJT-cellen in 50 samen ruim 2025% van de markt voor hun rekening nemen, terwijl HJT in 2030 de gelijkwaardigheid met TOPCon zal benaderen. De strijd om leiderschap in het nieuwe technologische landschap van de zonne-energie-industrie heeft zijn hoogtepunt bereikt.