伴隨著光伏行業(yè)的劇烈洗牌，TOPCon電池以超預(yù)期的速度站上C位。
在光伏技術(shù)迭代這條沒(méi)有終點(diǎn)的競(jìng)賽中，TOPCon電池的紅利期有多久是行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。與此同時(shí)，HJT、XBC、鈣鈦礦等技術(shù)路線百花齊放，不斷有讓人驚喜的新突破出現(xiàn)，以至于“誰(shuí)將是TOPCon的顛覆者”的討論成為熱門(mén)話題。
未來(lái)5～10年，到底誰(shuí)是光伏市場(chǎng)的主流技術(shù)?
在7月25日舉行的光伏行業(yè)2024年上半年發(fā)展回顧與下半年形勢(shì)展望研討會(huì)(簡(jiǎn)稱“半年會(huì)”)上，正泰新能首席技術(shù)官徐偉智表示，TOPCon在未來(lái)3年都將是行業(yè)主流。
在半年會(huì)平行論壇“光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展投融資論壇”上，天合光能副總裁、光伏科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任陳奕峰博士則表示：“從現(xiàn)在開(kāi)始5年內(nèi)，TOPCon技術(shù)依舊是主流技術(shù)，未來(lái)5年i-TOPCon仍有巨大的提效空間;而且5年后TOPCon與鈣鈦礦耦合成疊層，成為下一代主流技術(shù)，使TOPCon繼續(xù)保持強(qiáng)勁的生命力，為行業(yè)創(chuàng)造價(jià)值。”
那么，技術(shù)專家們篤定TOPCon 5年內(nèi)都穩(wěn)立潮頭的核心邏輯是什么?TOPCon的潛力還有多大?
TOPCon在當(dāng)前市場(chǎng)最具優(yōu)勢(shì)
TOPCon技術(shù)本身就是穿越競(jìng)爭(zhēng)叢林而站上“C位”的。自2023年下半年到2024年上半年，TOPCon出貨量一路上揚(yáng)。集邦咨詢數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計(jì)到2024年底，電池片總產(chǎn)能約1417GW，其中，TOPCon電池產(chǎn)能約941GW，占比約66.4%。也有行業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)TOPCon產(chǎn)品出貨量增長(zhǎng)給出了樂(lè)觀預(yù)期。據(jù)InfoLink預(yù)測(cè)，TOPCon組件出貨量有望在3年后突破600GW。
TOPCon之所以受歡迎，核心在于TOPCon與其他技術(shù)路線相比，兼具低成本、高性能以及長(zhǎng)期可靠性等多重優(yōu)勢(shì)。
從制造端的投資成本來(lái)看，由于TOPCon可在PERC產(chǎn)線基礎(chǔ)上新增設(shè)備和工藝實(shí)現(xiàn)升級(jí)，因而成為最具成本優(yōu)勢(shì)的技術(shù)路線。公開(kāi)數(shù)據(jù)顯示，目前HJT的設(shè)備投資額是3.64億元/GW，IBC為3-4億元/GW，而TOPCon的設(shè)備投資成本僅需約1.1億元/GW。
在發(fā)電性能方面，TOPCon也獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。而與IBC相比，TOPCon在產(chǎn)品雙面率、低輻照性能等方面均更具優(yōu)勢(shì)。
陳奕峰博士介紹，在大型地面電站場(chǎng)景下，TOPCon比IBC的產(chǎn)品雙面率絕對(duì)值高15%，雙面率高意味著發(fā)電量更大。這一優(yōu)勢(shì)使得TOPCon在全球市場(chǎng)約占2/3的雙面組件應(yīng)用場(chǎng)景下，競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)十足。
在沒(méi)有雙面率要求的屋頂應(yīng)用場(chǎng)景下，TOPCon又以97%的弱光性，比IBC高出5個(gè)百分點(diǎn)。低輻照優(yōu)勢(shì)使得TOPCon組件能在早晚光照較弱、其他類型組件系統(tǒng)無(wú)法工作時(shí)也能啟動(dòng)發(fā)電。“綜合測(cè)下來(lái)，同一應(yīng)用場(chǎng)景下TOPCon的單瓦發(fā)電量較IBC提升了2%-3%。”陳奕峰表示。
天合光能全球品牌與市場(chǎng)總監(jiān)曹云端在接受華夏能源網(wǎng)&華夏光伏(公眾號(hào)hxgf3060)采訪時(shí)表示，“光伏電站本質(zhì)上是投資收益屬性非常強(qiáng)的產(chǎn)品，什么樣的技術(shù)在什么樣的場(chǎng)景里發(fā)電量最多、收益率最高，它就一定是應(yīng)用最廣泛的。”TOPCon因?yàn)樾侍嵘统杀鞠陆担沟盟诮^大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)景中都具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。
另外，TOPCon組件的長(zhǎng)期可靠性也值得關(guān)注。近期，在歐洲市場(chǎng)，有媒體曝出TOPCon組件存在紫外衰減問(wèn)題，引起業(yè)內(nèi)關(guān)注。對(duì)此，陳奕峰表示，市場(chǎng)上出現(xiàn)類似問(wèn)題主要還是組件品質(zhì)有參差，與行業(yè)大量涌入跨界廠商有關(guān)，不能把個(gè)別問(wèn)題歸結(jié)為技術(shù)路線的問(wèn)題。
以天合光能的TOPCon組件為例，其單雙玻組件的耐濕熱、UVID性能均領(lǐng)先行業(yè)。
今年6月，第三方權(quán)威機(jī)構(gòu)RETC首次將UVID納入加嚴(yán)測(cè)試范圍。在UVID測(cè)試時(shí)，組件需暴露于 220 kWh/m2的紫外線照射(UV220)，幾乎是其他產(chǎn)品認(rèn)證所需的紫外線照射(UV15)的15倍，組件衰減率需低于2%方能滿足high achiever入圍標(biāo)準(zhǔn)。在發(fā)布的RETC測(cè)試結(jié)果顯示，在經(jīng)過(guò)UVID測(cè)試后，天合光能TOPCon產(chǎn)品正面功率衰減率低至-1.53%，背面功率衰減低至-0.94%，在所有的受測(cè)組件中最低，排名第一，表現(xiàn)出強(qiáng)大的抗UV實(shí)力。
另?yè)?jù)PVMagazine測(cè)試結(jié)果，天合光能TOPCon組件榮獲組件測(cè)試室內(nèi)可靠性&室外發(fā)電量雙料第一，室內(nèi)可靠性測(cè)試在PID、低輻照、綜合分方面均優(yōu)于IBC類產(chǎn)品。
總體來(lái)看，TOPCon是行業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化成熟度最高、電池配套技術(shù)和裝備成熟度最高、產(chǎn)業(yè)協(xié)同效率最高、制造成本低的技術(shù)，當(dāng)之無(wú)愧成為當(dāng)前市場(chǎng)主流。
集群創(chuàng)新托舉TOPCon發(fā)展
回顧光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程，任何一項(xiàng)技術(shù)能夠占領(lǐng)市場(chǎng)，最核心的推動(dòng)力在于構(gòu)建了上下游協(xié)同發(fā)展的生態(tài)，產(chǎn)業(yè)在共生共贏、協(xié)同共進(jìn)中實(shí)現(xiàn)了良性發(fā)展。
TOPCon有如今的地位，是全行業(yè)多年來(lái)集群創(chuàng)新的結(jié)果。正如曹云端所說(shuō)，“TOPCon技術(shù)大家都做了很多年，包括天合在內(nèi)的很多光伏鏈主企業(yè)，以及生產(chǎn)制造設(shè)備企業(yè)，都有技術(shù)儲(chǔ)備，才能在市場(chǎng)需要的時(shí)候，在技術(shù)、降本方面快速跟上，迎來(lái)爆發(fā)。”
2013年，TOPCon技術(shù)首次由德國(guó)Fraunhofer研究所發(fā)表。兩年后，天合光能在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)啟該項(xiàng)研究，在Fraunhofer的單面電池基礎(chǔ)上改良為雙面電池結(jié)構(gòu)，取名i-TOPCon。
經(jīng)過(guò)多年的研發(fā)投入及應(yīng)用探索，2019年，天合i-TOPCon技術(shù)在大面積單/多晶電池上都打破了實(shí)驗(yàn)室紀(jì)錄，轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)到了24.58%和23.22%。
后來(lái)，隨著電池效率屢創(chuàng)新高，無(wú)論是光伏主鏈制造企業(yè)，還是輔鏈設(shè)備廠商(如捷佳偉創(chuàng)、金辰股份、帝爾激光、帝科股份等)，紛紛加大了對(duì)TOPCon技術(shù)路線的布局。
所以說(shuō)，TOPCon這條路上是一群人在集體前行。2023年史上最火爆的上海SNEC展，就是最好的說(shuō)明。天合、晶科、晶澳、阿特斯、通威、正泰、協(xié)鑫、一道、英利、中潤(rùn)、晉能、橫店?yáng)|磁等多家主流組件廠商紛紛展出自家TOPCon電池、組件，共同宣告了TOPCon產(chǎn)業(yè)化時(shí)代的到來(lái)。
也是從這一年開(kāi)始，PERC開(kāi)始逐步退場(chǎng)，TOPCon產(chǎn)能快速爬坡，步入行業(yè)舞臺(tái)中央。據(jù)InfoLink光伏技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告，目前TOPCon包括已在建的產(chǎn)能已逼近900GW。
盡管已晉級(jí)為行業(yè)主流技術(shù)，不過(guò)在陳奕峰看來(lái)，TOPCon的未來(lái)空間還很大。
“TOPCon很多意料之外的創(chuàng)新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。比如激光燒結(jié)技術(shù)，可使電池效率提升0.3-0.4個(gè)百分點(diǎn)。類似的還有金屬化技術(shù)、電池結(jié)構(gòu)技術(shù)、裝備技術(shù)、材料技術(shù)都在涌現(xiàn)，這使得TOPCon的效率每年都有0.4%-0.5%的增幅，所以我們認(rèn)為接下來(lái)這一技術(shù)路線還會(huì)有很強(qiáng)的生命力。”
而5年后，陳奕峰判斷，TOPCon技術(shù)大概率將跟鈣鈦礦結(jié)合在一起，TOPCon電池作為鈣鈦礦晶體硅疊層電池的底電池，保持TOPCon強(qiáng)勁的生命力。更關(guān)鍵的是，鈣鈦礦IBC形成的3端子難以進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。
據(jù)InfoLink光伏技術(shù)趨勢(shì)報(bào)告，未來(lái)5年內(nèi)基于TOPCon組件出貨量來(lái)預(yù)估，TOPCon產(chǎn)品市場(chǎng)占比將在70%-80%左右。
“留給其他技術(shù)路線的可能是一些差異化的應(yīng)用市場(chǎng)。”陳奕峰表示。
良性競(jìng)爭(zhēng)激發(fā)更多創(chuàng)新可能
TOPCon在快速發(fā)展過(guò)程中，由于中國(guó)在TOPCon技術(shù)上的后來(lái)居上，在國(guó)際市場(chǎng)遇到了挑戰(zhàn)。近期，美國(guó)薄膜太陽(yáng)能公司FirstSolar就宣布，對(duì)幾家中國(guó)晶體硅電池制造商展開(kāi)調(diào)查，指控其“可能侵犯TOPCon專利”。
這一消息引發(fā)業(yè)內(nèi)關(guān)注。對(duì)此，陳奕峰表示，海外公司對(duì)中國(guó)的企業(yè)起訴，其影響要具體來(lái)看，對(duì)那些自主研發(fā)、有核心知識(shí)產(chǎn)權(quán)和技術(shù)的公司出海沒(méi)有影響;但一定會(huì)阻礙那些平時(shí)不注重知識(shí)產(chǎn)權(quán)、不注意研發(fā)的公司的出海。
”TOPCon的快速發(fā)展背后，是中國(guó)光伏企業(yè)的自主創(chuàng)新能力在支撐。作為T(mén)OPCon領(lǐng)軍企業(yè)，天合光能在全球市場(chǎng)獲得口碑的底氣來(lái)源于技術(shù)創(chuàng)新實(shí)力。天合目前擁有的涉及TOPCon電池、組件的專利高達(dá)500多件，涵蓋高效電池疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、高效電池的絕緣技術(shù)等。
雖然已經(jīng)構(gòu)筑了極高的技術(shù)護(hù)城河，但天合更愿意跟一群人一起往前走。近日，天合光能與捷佳偉創(chuàng)、聚合材料、帝爾激光、福斯特等十家光伏設(shè)備企業(yè)聯(lián)合成立了江蘇群創(chuàng)光伏技術(shù)有限公司(簡(jiǎn)稱“群創(chuàng)光伏”)，推動(dòng)上下游產(chǎn)業(yè)一同開(kāi)展技術(shù)創(chuàng)新。
陳奕峰透露，這個(gè)創(chuàng)新公司目前主要是凝結(jié)產(chǎn)業(yè)鏈的力量，加速推進(jìn)鈣鈦礦晶硅疊層技術(shù)的研發(fā)。據(jù)了解，到2023年底，天合研發(fā)的可量產(chǎn)工藝的大面積(16cm2)鈣硅疊層電池效率實(shí)現(xiàn)了突破，已達(dá)到28.53%。
在天合看來(lái)，只有在行業(yè)良性競(jìng)爭(zhēng)的促進(jìn)下，企業(yè)家與科學(xué)家們才有驅(qū)動(dòng)力進(jìn)一步開(kāi)拓突破，向著技術(shù)創(chuàng)新的最遠(yuǎn)邊界進(jìn)發(fā)。
就在今年光伏協(xié)會(huì)半年會(huì)論壇中，天合光能董事長(zhǎng)高紀(jì)凡提出了“三個(gè)持續(xù)”建言，即持續(xù)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，持續(xù)開(kāi)展協(xié)同創(chuàng)新，持續(xù)加快產(chǎn)業(yè)集聚，為光伏企業(yè)的研發(fā)方向提供了新思路。高紀(jì)凡還表示，“保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)就是保護(hù)創(chuàng)新”，要做到“讓創(chuàng)新者進(jìn)，讓創(chuàng)新者強(qiáng)，讓創(chuàng)新者勝”。
“中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)如今能全球領(lǐng)先，就是因?yàn)樽隽撕芏鄤?chuàng)新。只有足夠的創(chuàng)新動(dòng)力，這個(gè)產(chǎn)業(yè)才能快速發(fā)展，才能引領(lǐng)全球。”曹云端呼吁，從保護(hù)企業(yè)創(chuàng)新精神角度而言，應(yīng)加強(qiáng)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
