Tekma sončne industrije za fotovoltaično baterijo naslednje generacije

Uvod:

Solarna industrija na Kitajskem je bila priča vrsti konkurenčnih tehnoloških tekem, ki so oblikovale njen razvoj. Od silicijevih materialov do silicijevih rezin, štafetna palica zdaj prehaja na ključni segment baterij. Vprašanje je, kdo bo zmagovalec tega zadnjega tekmovanja?

Desetletje transformativnih inovacij:

V zadnjih dveh desetletjih so stroški izdelave solarnih panelov padli za več kot 90 %, zahvaljujoč izboljšanim proizvodnim procesom in ekonomiji obsega. Hkrati se je učinkovitost običajnih fotovoltaičnih celic povečala z 12 % na približno 23 %. Nadaljnji porast učinkovitosti je zdaj odvisen od tehnoloških inovacij.

Prelomna točka za sončno tehnologijo:

Pokrajina tehnologije sončnih celic je na kritični točki, saj učinkovitejše celice vstopajo v masovno proizvodnjo. Vsa solarna podjetja se morajo prilagoditi in izbrati učinkovitejše nove tehnološke poti; sicer tvegajo zastarelost.

Pritok kapitala, ki pospešuje inovacije:

Velik dotok kapitala je ključna gonilna sila hitrega razvoja solarne tehnologije. Leta 2022 so kitajska solarna podjetja zbrala osupljivih 136.2 milijarde ¥ financiranja, kar je skoraj štirikrat več kot leta 2019. Ta skok je povečal zmogljivost različnih industrijskih segmentov na več kot trikrat več kot leta 2019. Te nove proizvodne zmogljivosti sprejemajo nove tehnološke poti, z proizvodnjo novih tehnoloških izdelkov, ki naj bi v enem do dveh letih presegla sedanje običajne celice. Posledično je neizbežna obsežna zamenjava starih kapacitet.

Prevlada celic PERC:

Trenutno na solarnem trgu prevladujejo celice PERC (pasivirane zadnje celice z oddajniki). Pojavlja pa se nova generacija visoko učinkovitih fotovoltaičnih celic, ki sta v prvi vrsti predstavljeni z dvema vrstama: TOPCon in HJT (Heterojunction).

• TOPCon celice: Začetek množične proizvodnje leta 2022, ki ponuja nižje stroške.
• HJT celice: Masovna proizvodnja naj bi se začela leta 2023 in se ponaša z večjo učinkovitostjo.

Z vidika industrije izkazujejo proizvodne linije TOPCon nekaj združljivosti s starejšimi linijami, pri čemer imajo koristi od zrelega procesa. V nasprotju s tem je HJT nova tehnologija s krajšim procesom in višjimi tehničnimi ovirami.

Vodilna podjetja v vzponu:

Zahvaljujoč tem novim tehnologijam se je pojavilo več novincev z visoko rastjo. Yidao New Energy in Huasun Energy sta vodilna igralca v kategorijah TOPCon in HJT, vsak z vrednostjo okoli 10 milijard ¥. Poleg tega so številna solarna podjetja, povezana z novimi tehnologijami, že javno objavila ali se pripravljajo na IPO, kot je Laplace, ki je začel s proizvodnimi linijami TOPCon.

Uveljavljene stave za varovanje pred tveganjem Giants:

Glavni voditelji solarne industrije so se razširili na tehnologije TOPCon in HJT. Jinko Solar stavi na TOPCon, Risen Energy pa daje prednost HJT. Večina drugih vrhunskih podjetij se je specializirala za eno tehnologijo, medtem ko je eksperimentirala z dodatnimi linijami za druge tehnologije.

Bitka za sončno prevlado:

Ali lahko novi udeleženci z inovativnimi tehnologijami izpodrinejo uveljavljene voditelje v tem ciklu tehnološke evolucije? Tekmovanje za vodilni položaj v solarni tehnologiji je zdaj na vrhuncu.

Štiri stopnje fotovoltaične proizvodnje: silicijevi materiali, silicijeve rezine, celice in moduli:

• Silikonski materiali: GCL-Poly je zmagal v prvem tekmovalnem krogu.
• Silicon Wafers: Longi Green Energy Technology je zagotovila drugo stopnjo.
• Celice: Trenutno se odvija tretji krog.

Večina podjetij je identificirala svoje ključne tehnologije, vendar je le delno zgradila ali v celoti zagnala svoje proizvodne linije. Podjetja s pristopom čakanja imajo še vedno priložnost za nove odločitve. Zmagovalci tega tekmovanja bodo izšli iz pionirjev.

Prehod iz celic tipa P v celice tipa N:

Prehod s silicijevih rezin tipa P na rezine tipa N se je že začel. Celice P-tipa Back Surface Field (BSF) so bile več kot desetletje prevladujoča tehnologija. Trenutno celice N-tipa napredujejo, pri čemer TOPCon in HJT predstavljata kategorijo N-tipa.

Igra učinkovitosti:

Od leta 2022 so imele celice PERC povprečno učinkovitost fotonapetostne pretvorbe 23.2 %. Celice TOPCon so dosegle povprečno učinkovitost pretvorbe 24.5 %, celice HJT pa 24.6 %. Vsako 1-odstotno povečanje učinkovitosti celic pomeni dodatnih 12.5 kWh električne energije, proizvedene na kvadratni meter sončne celice letno, glede na povprečja industrije.

Pot naprej:

Industrijski konsenz je, da bodo zaradi znatne kapitalske infuzije celice TOPCon in HJT postale običajne v dveh do treh letih. Vendar sta oba prehodna izdelka. Končni cilj je razviti tandemske sončne celice z nanosom celic TOPCon ali HJT na perovskitne sončne celice, ki dosegajo učinkovitost, ki presega 30 %.

Zamenjava stare zmogljivosti:

Množična zamenjava starih zmogljivosti se bo odvijala v naslednjih dveh letih. Leta 2022 je imela Kitajska skupno proizvodno zmogljivost sončnih celic 505.5 GW s proizvodnjo 330.6 GW. Celice PERC so predstavljale 88 % trga, TOPCon pa 8.3 % delež, kar ustreza 27.4 GW. Celice HJT so imele 0.6-odstotni tržni delež, skupaj 2 GW. Pričakuje se, da bodo pošiljke celic TOPCon leta 2023 znašale okoli 100 GW, kar je približno štirikrat več kot leta 2022.

Gradnja tovarne in doseganje polne proizvodne zmogljivosti običajno traja približno eno leto. Posledično bo leta 2024 priča pomembni razširitvi proizvodnih zmogljivosti celic TOPCon. Po podatkih CITIC Securities bo zmogljivost TOPCon do leta 372 dosegla približno 2023 GW in se do konca leta 635 povečala na 2024 GW, kar bo preseglo zmogljivost celic PERC.

Nasprotno pa se proizvodna zmogljivost celic HJT širi sorazmerno počasneje kot TOPCon. Julija 2023 so imela domača solarna podjetja obstoječe in načrtovane zmogljivosti celic HJT, ki so presegale 214.6 GW. HJT se sooča z izzivi pri dobavi opreme in surovin v primerjavi s TOPConom, kar zahteva višjo raven tehničnega znanja in izkušenj na področju tehnologije polprevodnikov in tankoslojnih celic. Zato je HJT bolj primeren za sposobna nova podjetja in uveljavljene vodilne v industriji z nabranimi izkušnjami.

Po podatkih Kitajskega združenja za fotovoltaiko bodo celice TOPCon in HJT skupaj predstavljale več kot 50 % trga do leta 2025, pri čemer se bo HJT do leta 2030 približal pariteti TOPConu. Tekmovanje za vodilni položaj v novi tehnološki pokrajini solarne industrije je doseglo svoj zenit.