天合光能副总裁冯志强:度电成本下降是最终目标
由中国电力企业联合会(售电与综合能源服务分会)、中国国际商会、中国海洋工程咨询协会海上风电分会联合主办的“2020中国新能源高峰论坛”于2020年9月6日-8日在盐城召开。能见App全程图文直播。
“2020中国新能源高峰论坛”围绕“绿色转型、赋能未来”主题,在新能源平价时代即将到来之际,全球新能源领域权威机构、领军企业、行业精英展开了一场具有划时代意义的头脑风暴。
天合光能副总裁、光伏科学与技术国家重点实验室主任冯志强出席大会,并发表了题为《高效晶硅太阳电池与组件技术》的主题演讲。
以下为发言全文:
首先感谢大会组委会,使天合光能能够受邀请在这里跟大家分享报告。
这次盐城的论坛规模很大,我也感觉光伏产业在盐城的落地,好几家代表企业在盐城能够规模化的形成光伏产业园,这是得到了盐城市政府各级领导的支持,支持的力度也很大,包括天合光能在前几年就已经落地了。
我想汇报一下,在周书记的大力支持下,天合光能不仅在产业方面,电池组件在盐城落地,同时我们也会把我们的技术研发创新中心落地到盐城,我们把天合光能的电池组件的研发有一部分分中心建在盐城,这个工作我们正在推进,今年年底会把它落实,这是对天合光能本身的技术更新迭代服务以外,其实对同行的其他企业也是有支撑作用的。
光伏行业的变化发展特别快,这几年发展的更快了,我们的技术更新甚至跟不上我们行业产业的需求,所以这一块儿我们还要加大力度,不仅仅是做自我研发,而且要是开创性的研发。
光伏行业如果能够跟传统能源去比,能够实现平价上网,最主要的一个关键指标,就是我们要在系统端降低度电成本,这个是光伏不仅是技术研发还是产业界都要做的一个终极目标。
我们说的LCOE就是一个度电成本的衡量,度电成本在过去的八九年时间里面,已经下降了77%,光伏发电能够真正的实现低成本的平价上网,现在已经到了这个关头了。
怎么实现度电成本的下降呢?我们这里有一个公式,度电成本的下降就是追求高效率、高功率的光伏产品,同时低成本的制造,高可靠性就是我们把光伏的产品在应用端能够更长时间的运用。比如说我们25年到30年,甚至未来超过30年,生命周期决定了系统的度电成本。
当然了,不同地区的发电量也是一个考核的对象,我们做技术研发不仅是在标准光照条件下的发电量,而且在不同气候条件下它的发电量,尤其是低辐照情况下的发电量等等,这些条件都是决定光伏发电成本下降的最重要的因素。
以前我们光伏组件的功率,基本上每年能够以5瓦到10瓦的速度提升,但是其实最近几年发展的更快了,基本上是10瓦左右。但是我们从去年开始,我们发现我们的行业里面已经有超过400瓦的光伏产品,今年天合也是发布了500瓦,另外还有多家企业发布了600瓦甚至超过600瓦的光伏产品。
我们都知道,这种高功率的组件实际上来源于什么呢?来源于把尺寸做大了,把尺寸做大了所以发电量高了。它的单位面积的效率有没有真正提高呢?其实提高了,但是提高的不多,现在我们发布的看到的都是什么?20%到21%,21.4%到21.5%的组件效率,没有再高的了。但是组件功率在增加,为什么能实现组件功率的增加呢?其实它不仅仅是尺寸的变大,能够实现尺寸变大,背后带来的就是产业链的成熟度,我们的设备、材料、组件可靠性,在做大的情况下,它都能经受住户外的标准可靠性测试。所以我们说现在已经进入了500到600瓦的时代。
天合光能也是极力的推动所谓的600瓦+的联盟。为什么呢?因为靠一家企业来做是很难做的,做高功率组件需要产业链同步来做,所以天合是能够努力的推动这个联盟。这个联盟里面包括了产业链的材料供应商,包括了硅片、电池组件,系统端以及客户端的联盟。
前几年有一个时代,就是单晶取代了多晶。这个是在行业里面的一个巨大的变化或者说升级。十几年前,我们就说我们做都是用单晶做的,但是产业链是多晶性价比高,所以那几年多晶发展的很快。但是现在因为单晶的技术进步,它的成本下降,所以它的生命力更强了,也就是单晶取代了多晶,这个时代我们都已经经历过了。
但是未来十年会怎么样呢?我认为在光伏行业里面有一个重要的创新变化,就是N型的电池晶硅,N型的电池对P型电池的替代,这是我们看到的,或者说我预测到的未来。现在我们的单晶最大的规模是PERC电池,它就是P型的电池,P型的硅片,对吧?但是我们现在PERC电池如果说没有更多的技术的迭代或者是创新,它有一个逐渐走向极限的电池效率。
我们现在企业里面能够做到的新建产能基本上能做到靠近23或者超过23,天合光能新建的产能,166、210大小的硅片,我们已经做到了生产线平均效率23.02,前两天说是23.06的效率,也就是23这个水平。其他的几家头部企业我们也看到了,能够超过23个效率。但是未来会怎么样呢?我们可以预测一下,23到23.5,这是产业界认为是可以做到的。从理论上讲,PERL电池可以做到24个效率,但是里面的条件是我们的P型硅片的质量要更高,使用寿命更长,这个我们都可以预测到。
但是我们还有一个,就是说如果我们产业用N型电池,N型硅片,现在就可以做到23.5,我们用TOPCON就可以做到26到27的水平。但是如果用HIT的水平,我们行业里面已经做到了23.8了,我们的目标是明年一定能做到24甚至是24.5的水平。HIT,我相信都能做到,明年可能24.5是能做到的,因为如果做不到,HIT就是没有竞争力的。所以我们可以看到,N型电池,不管是TOPCON还是HIT,它的起步就是能够加大效率,这个是我们能够预测到的。
当然我们实验室也做了一个实验。比如说PERC电池,实验室做到了25,所以它的天花板是25,除非你迭代了更新的材料,更大更新的材料,因为25是极限效率。HIT可以做到26,所以我们看到了那种潜力,也就是说未来只要成本在下降,N型就有生命力,他就会逐渐取代P型,这就是我的一个大胆的预测,这就是为什么行业里面现在我们做HIT的企业和研究机构更多了。
今天我想讲的基本上就是聚焦在晶硅上,薄膜的这次我没有讲。那么我们看一下HIT,实验室我们可以超过25,产业界是23.8,这个效率是通威已经做到了,甚至可以超过23.8,平均效率是23.8。
那么我们预测一下未来会怎么样,按照这样一个模型来测的话,到2025年,它的产业化会接近25的效率,这就是HIT的预测。当然,我们往往发现,预测会落后于我们实际发生的,因为中国人做起来通常会比预测的更快。
如果按照刚才的共识,看看我们把以前历史上留下的历史数据,不同技术,产业化的平均效率,把它PERC出来以后,我们看看它的组件效率怎么样。如果在组件端我们不做革命性的动作,比如说叠瓦、小间距就不讲了,我们就讲常规的组件,由于我们的电池效率的提升,组件的效率也会提升。当时我们预测未来会到20%的组件效率,可是实际上早就超过了20%,如果我们用的高效电池的话。
那么天合光能实际上作为国家重点实验室,从2010年成立以后,我们做了行业里面能够做的所有的晶硅的太阳电池的技术研发,2011年我们就做了PERC电池,N型的TOPCON电池,N型的IBC组件。但是为什么IBC电池现在没有量产呢?因为这个电池的步骤比较长,二十几个供需,所以它的成本降不下来,所以我们这次技术储备完了以后就没有去推量产。
但是我们现在看到了一点希望,当时我们HIT在2015年做了一个22%的效率,我们看到,现在从五年前做的,五年前到现在已经发展到了接近24的效率,所以这个行业的技术进步是非常快的。
那么我们现在看到了一个什么希望呢?就是如果未来要做更高效的电池就是IBC电池,怎么实现它呢?只有HIT的钝化结合IBC的结构,叫HBC,HBC电池日本早就做过了,但是它产业化不了,说这个东西太难了,步骤太多了。但是我们看到它可以用更小的步骤来做的,当然这个是未来的,现在眼见的产业化就是HIT电池和TOPCON电池。
天合光能做的至尊组件是600瓦以上的产品,它的功率最高是600瓦以上,这个产品明年年初会大批量的出货,现在已经有订单了。这个里面有一个技术就是无损切割,未来的大电池都离不开切割,所以说切割的损失是一个非常避免不了的课题。所以如何做到无损切割和很小损失的切割,这个是设备商一起开发的技术,这个天合已经在用了,我们认为它不可能做到100%的无损,但是我们能够怎么样降低它的切割的损失,这是一个巨大的课题。尤其是高效电池,我们做到24以上的电池的时候,我们切割会损失0.1甚至0.2。
还有一个就是多主栅,现在8到12都可以做,根据尺寸和硅片大小,当然这个MBB这个技术是行业里通用的,它提高光学性能也是很有帮助的,它主要的核心是就要收集电流更容易了,所以说PL图也是非常非常的清晰。
第三个就是所谓的高密度封装技术,高密度封装技术有好几种,行业里最新推出的就是叠瓦,当然也有叠焊,但是我们推出的就是小间距,我们正常的间距是2毫米,但是我们现在减少到0.5,还有一点缝隙,因为这个地方如果你完全封起来是没有提升的,所以这个我们模拟过,它是一个最佳的设计,它在这个地方还有一些反射,在生产工艺上能够提升良率,降低不良率,所以这个小间距是我们选择的技术。
在安装支架方面,有各种不同的支架,因为大的组件,你支架的设计也是不同的。这样的一个组件,我们现在天合的支撑组件就是600瓦的组件,可能和我们行业里面其他同行也设计了一款组件,我们可以看到比较明显的是一个电流的增加以及电压的减少,这是系统端会带来一些成本上的优势,但是电流增加是一个挑战,所以我们首先把大电流这件事情在产业链方面解决掉,材料以及裂变器等等,接线盒这些对电流增加会带来的一些不利的因素。这个在前期我们开发这个产品的时候就和我们合作伙伴,一起把这个相应的,适合大电流的一些接线盒,适合大电流的焊带和适合大电流的逆变器配合好了,这样才可以更好的推向我们的客户端。
在客户端,因为安装的电压低,所以在系统端就可以多装几片,本来是24的可以装34片组件,这样就可以降低它的BOS,就是系统的成本,所以这里我们测算了一下,从系统端的支架包括组件等等,这些因素把它考虑进去,最后造成了一个度电成本的下降。
这个在客户端我们带来了6%到8%的BOS的系统成本的下降,这个也是我们模拟的一个500瓦的情况,跟我们一般的小型的,不管是156、158、166这样的一个增强的组件。
在制造端它实际上也带来了制造成本的下降,所以如果是500瓦,它也是210的硅片,能够带来5%到10%的制造成本下降,尤其是在电池端,它的成本下降比较明显,当然硅片端也下降了。因为我们天合是做电池组件的,所以我们测算了电池组件的成本是有比较明显的下降。
所以大硅片是一个趋势,不管你是聚焦在某一个尺寸,未来他可能还会增大,增大的这种趋势是明显的,但是你选择哪一种大的硅片,这个取决于什么呢?取决于你本身的技术路线,取决于你现在的制造端的你现有的产能的匹配度、升级的可能性以及新建产能的选择。所以这个在行业里面有这样的预测,大硅片会增加,可是这个行业的预测都是慢的。实际上我们真正发展的这种趋势的快速变化,远远的超过了这种预测。
最后我想讲一下未来的新增,这里有一个2021年的25GW的预测,是单晶增量,但是我认为这个预测是很保守的,明年只有增加25GW,这是非常保守的,但是我们看到的还是增加的,这说明什么呢?说明这种未来的新的产能,就是新的市场的增加很大,应该是超过25GW的,所以未来如果有机会,如果说我们都采用了不同的大硅片的尺寸,大硅片的尺寸是有非常大的一个市场潜力的。
2021年PERC电池做到23.1,N型的电池做到24,这是我们当时的预测,但是实际上它会超过这个,会比这个快一些。未来有一个快速的增长,这个未来的增长就来自于我们的叠层,现在也有一些研究机构在研究钙钛矿和晶硅的叠层,这个不仅是大型的机构,我们企业也在研究,就是钙钛矿和晶硅的叠层,如果做这个的话,它的效率不是25、26,它的目标我们设置在28,这个目标才有竞争力,当然组件功率也是在快速的增加。
我们不管是做什么,包括做产业做技术,我们还是要聚焦在一个客户端的度电成本的下降,这是我们做光伏研发以及光伏产业的最终的目标。
以上是我的报告,谢谢大家。
(发言根据速记整理,未经嘉宾审核)