Solar Industry's Race for Next-Gen Photovoltaic Battery

Introduksjon:

Solindustrien i Kina har vært vitne til en rekke konkurrerende teknologiske løp som har formet dens utvikling. Fra silisiummaterialer til silisiumskiver, går stafettpinnen nå til det avgjørende batterisegmentet. Spørsmålet er hvem som vil gå seirende ut i denne siste konkurransen?

Et tiår med transformativ innovasjon:

I løpet av de siste to tiårene har produksjonskostnadene for solcellepaneler falt med over 90 %, takket være forbedrede produksjonsprosesser og stordriftsfordeler. Samtidig har mainstream fotovoltaiske celleeffektivitet økt fra 12 % til omtrent 23 %. Å fortsette denne effektivitetsøkningen er nå avhengig av teknologisk innovasjon.

Vippepunktet for solteknologi:

Solcelleteknologilandskapet er i et kritisk tidspunkt, med mer effektive celler som går inn i masseproduksjon. Alle solcelleselskaper må tilpasse seg og velge mer effektive nye teknologiske veier; ellers risikerer de foreldelse.

Kapitaltilstrømning akselererer innovasjon:

En betydelig tilstrømning av kapital er en sentral drivkraft bak den raske utviklingen av solteknologi. I 2022 samlet kinesiske solenergiselskaper inn svimlende 136.2 milliarder ¥ i finansiering, nesten fire ganger beløpet i 2019. Denne økningen har presset kapasiteten til ulike industrisegmenter til over tre ganger så stor som i 2019. Disse nye produksjonskapasitetene tar i bruk nye teknologiske veier, med produksjonen av nye teknologiprodukter som er satt til å overgå dagens mainstream-celler innen ett til to år. Følgelig er en massiv utskifting av gammel kapasitet nært forestående.

Dominansen til PERC-celler:

For tiden dominerer PERC-celler (Passivated Emitter Rear Cell) solenergimarkedet. En ny generasjon høyeffektive solcelleceller dukker imidlertid opp, primært representert av to typer: TOPCon og HJT (Heterojunction).

• TOPCon-celler: Begynte masseproduksjon i 2022, og ga lavere kostnader.
• HJT-celler: Masseproduksjon skal starte i 2023, med høyere effektivitet.

Fra et industriperspektiv viser TOPCon-produksjonslinjer en viss kompatibilitet med eldre linjer, og drar fordel av en moden prosess. I kontrast er HJT en ny teknologi med en kortere prosess og høyere tekniske barrierer.

Fremvoksende selskaper som leder anklagen:

Flere nykommere i høy vekst har dukket opp takket være disse nye teknologiene. Yidao New Energy og Huasun Energy er ledende aktører i TOPCon- og HJT-kategoriene, med verdier rundt ¥10 milliarder hver. I tillegg har en rekke solcelleselskaper relatert til nye teknologier allerede blitt børsnoterte eller forbereder seg på børsnoteringer, for eksempel Laplace, som startet med TOPCon-produksjonslinjer.

Etablerte Giants Hedging-spill:

Store ledere i solenergiindustrien har diversifisert seg til både TOPCon- og HJT-teknologier. Jinko Solar satser på TOPCon, mens Risen Energy favoriserer HJT. De fleste andre selskaper i toppklassen har spesialisert seg på én teknologi mens de eksperimenterer med tilleggslinjer for andre teknologier.

Kampen om Solar Supremacy:

Kan de nye aktørene med innovative teknologier fortrenge etablerte ledere i denne syklusen av teknologisk utvikling? Konkurransen om lederskap innen solenergi er nå på topp.

De fire stadiene av fotovoltaisk produksjon: silisiummaterialer, silisiumskiver, celler og moduler:

• Silisiummaterialer: GCL-Poly gikk seirende ut i den første konkurranserunden.
• Silicon Wafers: Longi Green Energy Technology sikret andre trinn.
• Celler: Den tredje runden utfolder seg for øyeblikket.

De fleste bedrifter har identifisert nøkkelteknologiene sine, men har bare delvis bygget eller tatt i bruk produksjonslinjene sine. Bedrifter som tar en avventende tilnærming har fortsatt en mulighet til å ta nye valg. Vinnerne av denne konkurransen vil komme fra pionerene.

Overgangen fra P-type til N-type celler:

Overgangen fra P-type silisiumskiver til N-type wafere har allerede begynt. P-type Back Surface Field (BSF) celler var den dominerende teknologien i over et tiår. For øyeblikket gjør N-type celler fremskritt, med TOPCon og HJT som representerer N-type kategorien.

Effektivitetsspillet:

Fra 2022 hadde PERC-celler en gjennomsnittlig fotovoltaisk konverteringseffektivitet på 23.2 %. TOPCon-celler oppnådde en gjennomsnittlig konverteringseffektivitet på 24.5 %, og HJT-celler nådde 24.6 %. Hver 1% økning i celleeffektivitet oversetter til ytterligere 12.5 kWh elektrisitet per kvadratmeter solcellepanel årlig, basert på bransjegjennomsnitt.

Veien fremover:

Bransjekonsensus er at på grunn av betydelig kapitaltilførsel, vil både TOPCon- og HJT-celler bli mainstream innen to til tre år. Begge er imidlertid overgangsprodukter. Det endelige målet er å utvikle tandemsolceller ved å legge enten TOPCon- eller HJT-celler over perovskittsolceller, og oppnå effektiviteter som overstiger 30 %.

Bytte ut gammel kapasitet:

Den massive utskiftingen av gammel kapasitet vil utspille seg i løpet av de neste to årene. Fra 2022 hadde Kina en total produksjonskapasitet for solceller på 505.5 GW, med en effekt på 330.6 GW. PERC-celler utgjorde 88 % av markedet, mens TOPCon hadde en andel på 8.3 %, tilsvarende 27.4 GW. HJT-celler hadde en markedsandel på 0.6 %, totalt 2 GW. Det er forventet at TOPCon-celleforsendelser i 2023 vil være rundt 100 GW, omtrent fire ganger så mye som i 2022.

Fabrikkbygging og å nå full produksjonskapasitet tar vanligvis omtrent et år. Som et resultat vil 2024 være vitne til en betydelig utvidelse av TOPCon-celleproduksjonskapasiteten. I følge CITIC Securities vil TOPCon-kapasiteten nå rundt 372 GW innen 2023, øke til 635 GW innen utgangen av 2024, og overgå kapasiteten til PERC-celler.

I motsetning til dette utvides produksjonskapasiteten for HJT-celler i et relativt langsommere tempo enn TOPCon. Fra juli 2023 hadde innenlandske solcelleselskaper eksisterende og planlagte HJT-cellekapasiteter som oversteg 214.6 GW. HJT står overfor utfordringer innen utstyr og råvareforsyning sammenlignet med TOPCon, og krever et høyere nivå av teknisk ekspertise innen halvleder- og tynnfilmcelleteknologi. Derfor er HJT bedre egnet for dyktige nye bedrifter og etablerte industriledere med akkumulert erfaring.

I følge China Photovoltaic Association vil TOPCon og HJT-celler til sammen utgjøre over 50 % av markedet innen 2025, med HJT nærmer seg paritet med TOPCon innen 2030. Konkurransen om lederskap i solindustriens nye teknologiske landskap har nådd sitt høydepunkt.