Solar Industry's Race för nästa generations solcellsbatteri

Introduktion:

Solenergiindustrin i Kina har bevittnat en rad konkurrenskraftiga tekniska raser som har format dess utveckling. Från kiselmaterial till kiselwafers går stafettpinnen nu till det avgörande batterisegmentet. Frågan är, vem kommer att gå ut som segrare i den här senaste tävlingen?

Ett decennium av transformativ innovation:

Under de senaste två decennierna har tillverkningskostnaden för solpaneler rasat med över 90 %, tack vare förbättrade produktionsprocesser och stordriftsfördelar. Samtidigt har den vanliga fotovoltaiska celleffektiviteten ökat från 12 % till cirka 23 %. Att fortsätta denna effektivitetsökning beror nu på teknisk innovation.

Vipppunkten för solteknik:

Solcellstekniklandskapet befinner sig i en kritisk tidpunkt, med mer effektiva celler som går in i massproduktion. Alla solenergiföretag måste anpassa sig och välja mer effektiva nya tekniska vägar; annars riskerar de att bli föråldrade.

Capital Influx Accelerating Innovation:

Ett betydande inflöde av kapital är en viktig drivkraft bakom den snabba utvecklingen av solteknik. 2022 samlade kinesiska solenergiföretag in häpnadsväckande 136.2 miljarder yen i finansiering, nästan fyra gånger så mycket som 2019. Denna ökning har drivit upp kapaciteten för olika industrisegment till över tre gånger så stor som 2019. Dessa nya produktionskapaciteter använder nya tekniska vägar, med produktionen av nya teknologiprodukter som kommer att överträffa den från nuvarande vanliga celler inom ett till två år. Följaktligen är ett massivt utbyte av gamla kapaciteter nära förestående.

PERC-cellers dominans:

För närvarande dominerar PERC-celler (Passivated Emitter Rear Cell) solenergimarknaden. En ny generation högeffektiva solcellsceller håller dock på att växa fram, främst representerade av två typer: TOPCon och HJT (Heterojunction).

• TOPCon-celler: Började massproduktion 2022, vilket gav lägre kostnader.
• HJT-celler: Massproduktion kommer att starta 2023, med högre effektivitet.

Ur ett industriperspektiv uppvisar TOPCon produktionslinjer viss kompatibilitet med äldre linjer, och drar nytta av en mogen process. Däremot är HJT en ny teknik med en kortare process och högre tekniska barriärer.

Framväxande företag som leder laddningen:

Flera högväxande nykomlingar har dykt upp tack vare dessa nya teknologier. Yidao New Energy och Huasun Energy är ledande aktörer inom kategorierna TOPCon och HJT, med värderingar på cirka 10 miljarder yen vardera. Dessutom har många solcellsföretag relaterade till ny teknik redan blivit börsnoterade eller förbereder sig för börsintroduktioner, såsom Laplace, som började med TOPCon-produktionslinjer.

Etablerade Giants Hedging-spel:

Stora solcellsledare har diversifierat sig till både TOPCon- och HJT-teknologier. Jinko Solar satsar på TOPCon, medan Risen Energy gynnar HJT. De flesta andra företag i toppskiktet har specialiserat sig på en teknik medan de experimenterat med ytterligare linjer för andra teknologier.

Slaget om Solar Supremacy:

Kan de nya aktörerna med innovativ teknik ersätta etablerade ledare i denna cykel av teknisk utveckling? Konkurrensen om ledarskap inom solenergi är nu på topp.

De fyra stadierna av fotovoltaisk tillverkning: kiselmaterial, kiselskivor, celler och moduler:

• Silicon Materials: GCL-Poly gick segrande i den första tävlingsomgången.
• Silicon Wafers: Longi Green Energy Technology säkrade det andra steget.
• Celler: Den tredje omgången pågår just nu.

De flesta företag har identifierat sina nyckelteknologier men har bara delvis byggt eller helt idriftsatt sina produktionslinjer. Företag som har en avvaktande strategi har fortfarande möjlighet att göra nya val. Vinnarna av denna tävling kommer att komma från pionjärerna.

Övergången från P-Typ till N-Type celler:

Övergången från kiselskivor av P-typ till skivor av N-typ har redan börjat. P-typ Back Surface Field (BSF) celler var den dominerande tekniken i över ett decennium. För närvarande gör celler av N-typ framsteg, med TOPCon och HJT som representerar kategorin N-typ.

Effektivitetsspelet:

Från och med 2022 hade PERC-celler en genomsnittlig fotovoltaisk omvandlingseffektivitet på 23.2 %. TOPCon-celler uppnådde en genomsnittlig omvandlingseffektivitet på 24.5 % och HJT-celler nådde 24.6 %. Varje 1% ökning av celleffektiviteten översätts till ytterligare 12.5 kWh el som genereras per kvadratmeter solpanel årligen, baserat på branschgenomsnitt.

Vägen framför:

Branschkonsensus är att på grund av betydande kapitalinfusion kommer både TOPCon- och HJT-celler att bli mainstream inom två till tre år. Båda är dock övergångsprodukter. Det slutliga målet är att utveckla tandemsolceller genom att skikta antingen TOPCon- eller HJT-celler över perovskit-solceller, vilket uppnår en effektivitet som överstiger 30 %.

Byt ut gammal kapacitet:

Det massiva utbytet av gamla kapaciteter kommer att utvecklas under de kommande två åren. Från och med 2022 hade Kina en total solcellsproduktionskapacitet på 505.5 GW, med en effekt på 330.6 GW. PERC-celler utgjorde 88 % av marknaden, medan TOPCon hade en andel på 8.3 %, motsvarande 27.4 GW. HJT-celler hade en marknadsandel på 0.6 %, totalt 2 GW. Det förväntas att TOPCon-cellsändningar 2023 kommer att vara cirka 100 GW, ungefär fyra gånger så stor som 2022.

Fabrikskonstruktion och att nå full produktionskapacitet tar vanligtvis ungefär ett år. Som ett resultat kommer 2024 att bevittna en betydande expansion av TOPCon-cellproduktionskapaciteten. Enligt CITIC Securities kommer TOPCon-kapaciteten att nå cirka 372 GW år 2023, öka till 635 GW i slutet av 2024, vilket överträffar kapaciteten för PERC-celler.

Däremot expanderar HJT-cellproduktionskapaciteten i en relativt långsammare takt än TOPCon. Från och med juli 2023 hade inhemska solcellsföretag befintliga och planerade HJT-cellkapaciteter som översteg 214.6 GW. HJT står inför utmaningar inom utrustning och råvaruförsörjning jämfört med TOPCon, vilket kräver en högre nivå av teknisk expertis inom halvledar- och tunnfilmscellteknik. Därför lämpar sig HJT bättre för duktiga nya företag och etablerade branschledare med samlad erfarenhet.

Enligt China Photovoltaic Association kommer TOPCon och HJT-celler tillsammans stå för över 50 % av marknaden år 2025, med HJT närmar sig paritet med TOPCon år 2030. Konkurrensen om ledarskap i solcellsindustrins nya tekniska landskap har nått sin zenit.