晶硅赛道最后一次代际跨越,光伏BC时代真正来临
如果说此前市场对隆基绿能押宝的BC电池技术路线是否会成为主流还存疑,那么最新的一次跨越式产品发布,则打消了这一疑虑。
10月11日,隆基在ATP上海劳力士大师赛现场盛大发布全新一代分布式组件产品——Hi-MO X10。这是基于隆基跨时代HPBC2.0电池技术打造的一款精品组件,在发电性能、可靠性、投资方收益及美观性方面实现全面领先,最高量产功率达670W,较目前行业TOPCon主流组件功率高30W以上。
该款量产组件效率达到24.8%,再破全球组件量产效率最高纪录,采用HPBC2.0电池,电池量产效率更是超过26.6%。“这是晶硅电池最后一代实现绝对效率1%跨越的电池技术,宣告BC时代真正来临。”隆基绿能董事长钟宝申在发布会现场表示。
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历时7年终于攻克难题
BC电池,即背接触电池(Back Contact),是一种将PN结和金属接触铺设于太阳能电池背面的技术。BC电池正面无栅线,无高温硼扩散,外观可以做到纯黑,更加美观,光电转化效率提升空间更大,同时具备耐候性能优秀、质量可靠等优点。
尽管BC电池优势很多,但由于其加工工艺过于复杂,工序繁多,加工精度高,导致成本昂贵,一直无法得到规模化应用。但是隆基从“第一性原理”角度认为,BC一定是晶硅电池的未来。
基于“第一性原理”,隆基曾经押宝的单晶电池技术不仅让其大获成功,更为全球能源转型做出了巨大贡献。从2006年选择单晶技术,隆基用了十年时间让单多晶拉锯战出现了实质性的转折点:从2016年开始,单晶产品的市占率开始逐年上扬。2016年至2020年,单晶硅片的市场份额从19%猛增至91%。
也就是在2016年,大获成功的隆基已经为日后的再次技术飞跃谋篇布局。这一年隆基正式在内部将BC技术进行立项。钟宝申说,“我们要努力的方向就是解决成本问题,让价格昂贵的、奢侈品一样的BC技术能够真正地普惠大众,走入寻常百姓家。”
经过7年的研发投入,2022年11月,隆基自主研发的HPBC一代技术产品正式发布,电池效率达到25%。两年后的今天,当隆基发布HPBC第二代产品时,已经将这一效率提高至划时代的26.6%。
根据相关理论,单结晶硅电池的效率极限是29.4%。钟宝申认为,随着二代技术工艺的不断精进,将来有机会将光电转换效率提高到接近理论效率的95%。“我们认为,这已经基本上达到了晶硅技术量产的极限。”
“如果把电池的相对效率提高5%视为是新一代技术,那么在晶硅这个赛道,不会再出现与BC二代产品形成代际差的产品。这是我们这代人所能见到的晶硅这个赛道最后一次实现绝对值1%以上的跨越了。”钟宝申说。
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成本已降至市场能接受的程度
技术服务于市场,再好的技术如果想让市场接受都需要经济性作为支撑。外界曾经不看好BC电池技术路线,就是源于其成本下降难题。而曾经制约行业的最大难题,同样被隆基攻克了。
虽然Hi-MO X10产品定价比TOPCon主流组件高0.1元/瓦,但是从项目全生命周期经济效益角度,却不升反降。Hi-MO X10较目前行业TOPCon主流组件功率高30W以上、效率提升1%,意味着在相同屋顶面积下,Hi-MO X10装机容量提升超过5%。全球典型区域发电量模拟显示,其平均发电量相较TOPCon产品提升了8%以上。
计算光伏的系统账,隆基认为要从25年全生命周期去考察五个维度:总利润、收益率、度电成本、回本周期和万元净利润投资,这也是光伏投资方最为关注的评估项目价值的关键维度。
基于当前主流版型(2382×1134mm),以组件成本0.8元/W测算,从25年总收益的维度来看,Hi-MO X10组件较主流TOPCon总利润提升9.1%。这意味着相同条件下的两个光伏电站,主流TOPCon组件需要多装231块组件,才能达到和Hi-MO X10组件相同的总利润水平,即2420万元左右。与此同时,项目投资额须增加26.34万元,单瓦造价提升27.1分。
从25年收益率维度看,Hi-MO X10组件的IRR较TOPCon提升6.2%。这就意味着在相同条件下的两个光伏电站,主流TOPCon要实现和Hi-MO X10相同的25年全投资收益率,即30.71%,要便宜13.1分才能实现。
从回本周期来看, Hi-MO X10能实现更快的回本周期,较TOPCon的回本周期缩短0.2年。这就意味着在相同条件下的两个光伏电站,主流TOPCon要实现和Hi-MO X10相同的回本周期(3.25年),主流TOPCon组件要比Hi-MO X10单瓦价格便宜13.1分才能实现。
再看25年度电成本,Hi-MO X10较主流TOPCon低5.1%。这就意味着在相同条件下的两个光伏电站,主流TOPCon要实现和Hi-MO X10相同的25年度电成本(LCOE=0.094元/度),主流TOPCon组件需要比Hi-MO X10单瓦价格便宜15.1分才能实现。
最后是万元净利润投资额,这一指标对于投资方来说尤为重要。Hi-MO X10的万元净利润投资额较主流TOPCon组件低6.1%。这就意味着在相同条件下的两个光伏电站,假设同样用25年的时间获得一万元的净利润,主流TOPCon组件需要比Hi-MO X10单瓦价格低15分才能实现。
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安全美观也是分布式重要考量因素
成本和收益只是光伏投资方考量的一方面,尤其是对于分布式光伏投资商而言,因为光伏系统一般都放置在屋顶上,所以其安全性和美观度也是终端用户颇为看重的要素。
从安全性上看,遮挡和热斑是影响分布式电站安全运行的重要挑战。屋顶设备、周边物体、积灰水垢脏污等各类阴影遮挡,在分布式场景中无处不在。权威数据统计显示,组件失效近50%的原因由此类遮挡造成。当电池受到阴影遮挡,将导致电流受阻,局部温度升高后则引发“热斑效应”。当热斑温度过高,轻则加剧组件老化,导致电站发电效率下降;重则引发火灾,对电站安全构成严重威胁。而一旦项目发生火灾,导致业主的经济损失远超光伏系统产生的收益,这也是一些工商业企业对建设屋顶分布式光伏的最大顾虑。而一向重视“以客户为中心”的隆基,有望打消这一顾虑。
为杜绝遮挡带来的隐患,Hi-MO X10组件特有的类旁路二极管结构,在遭遇阴影遮挡时,受阻电流能够自主绕过受阻区域,从其它路径绕道分流,不影响整串电池功率输出,组件功率损失相比TOPCon产品减少超70%。同时,可大幅降低阴影遮挡下的热斑温度,防止局部过热,运行温度较常规电池降低28%+,组件稳健运行和屋顶安全得以保障。
紫外线照射、高温高湿、冷热交替循环等也对组件在漫长“服役”期的稳健运行形成挑战。Hi-MO X10组件运行温度低且高密度封装,具备“全面抗老化”性能,严苛测试下表现优异。相较TOPCon组件,Hi-MO X10具有更优的抗紫外线抗湿热和抗冷热循环特性,更加耐热、耐湿、防暴晒。其功率温度系数-0.26%/℃,相比TOPCon优化了0.03%/℃;首年衰减1%,线性衰减0.35%,持久强劲,能为投资方提供长达15年的产品质保和30年的功率质保。
Hi-MO X10组件还具备系统级抗冲击、防隐裂性能。首先得益于泰睿硅片的超强机械性能,当硅片越来越趋近薄片化的背景下,隆基仍然坚守行业底线,泰睿硅片仍较市场主流产品更厚。其次,全背面“一”字型焊接结构,大幅降低组件在运输、安装和“服役”过程中的隐裂风险。综合物流运输数据,其整体隐裂风险降幅高达87.2%,不惧多重环境应力,让投资方安心。
解决了安全难题,还要解决颜值困境。更美观的光伏产品,也是钟宝申念兹在兹的事情。2023年,钟宝申赴赣州开会,当地一位县委书记向他抱怨,乡村的徽派建筑,白墙黛瓦很漂亮,结果安装光伏之后,美丽乡村的美景和美感都被破坏了。当下,分布式光伏已经与建筑实现深度融合,在城镇化和乡村振兴过程中发挥举足轻重的作用。随着“光伏+”在更多生态场景领域中的深入应用,为了与所在地环境更好地融合,尤其是户用屋顶,光伏组件的颜值日渐成为用户选择的重要考量因素。
钟宝申下定决心要改变光伏组件不好看的局面。从美观度看,隆基一改往日光伏组件“贴膏药、打补丁”的刻板印象,将BC组件的美感推向极致。无论是面向全球推出的全黑、极致黑产品,还是面向中国市场推出的别墅款组件,在上市后都得到了市场追捧,尤其是欧洲、亚太、日本和中国的户用市场广受好评。
Hi-MO X10组件延续“化繁为简”的设计理念,在此前正面无栅线的基础上,进一步实现了背面无主栅设计,缔造组件纯粹高级的外观,定义属于BC组件的极简之美,能够匹配不同建筑风格,融洽和谐、优雅质感,尊享绿色低碳的品质生活。
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BC电池未来已来
在技术创新的推动下,截至目前,BC电池全球出货量已经将近20GW,成为光伏行业科技创新名副其实的一匹黑马。这说明BC电池已经得到市场的高度认可。
9月25日,上海交通大学太阳能研究所所长沈文忠在2024光伏行业技术创新大会上曾表示,在中国企业进入BC技术之前,BC产品年产量不到1GW,但仅今年上半年,中国企业BC产品出货量已经接近12GW,极大推进了BC技术的产业化。
“这一壮举的完成,就有隆基的坚持。只有不断超越、不断战胜自己,才能走出当前行业困局,才能穿越周期,才能实现企业的可持续发展。”钟宝申说。
志无休者,虽难必易;行不止者,虽远必臻。钟宝申表示,接下来隆基要做的,就是坚持正确的方向,咬定青山不放松,心无旁骛、一丝不苟地将转换效率再提升一点、将安全性再做得牢靠一点、将各种测试再做得严谨一点,“行百里者半九十,BC还只是刚刚完成了‘四渡赤水’,后面还有二万五千里长征,等着我们去将这一行业人士都认为好的技术推广至更多应用场景和更广阔的天地中去。”