光伏產業迭代關口：“專利最好是活在中國”
作者：彭海斌 ▪ 陸如意
超過百米的生產線上，外觀檢測、自動封邊、焊接等自動化設備一字排開。這樣一套流程下來，一塊塊電池片就變成了光伏組件。
在安徽合肥的工業園，協鑫集成所產的這些光伏組件部分銷往國內，部分從上海港下水發往海外。合肥是中國光伏產業的聚集區之一，協鑫、晶科等企業的投資落地于此。
自動化的生產設備、富有全球競爭力的企業、完備的產業生態，這是中國光伏二十年來發展的成果。當下正是光伏產業開辟新路線的時期，這一切也推動著中國光伏快速迭代，率先奔入N型時代，將其他國家的競爭者甩在身后。
奔向新賽道
“2011年的時候，一個500兆瓦的光伏組件生產線至少要700人。那時候做的電池很小，組件規格也小，裝邊框裝玻璃全是手動的，兩班排下來需要700多個人。”合肥協鑫集成新能源科技有限公司副總經理王翔告訴第一財經記者：“現在70個人一年可以生產750兆瓦的光伏組件。這是什么效率的提升！現在用工只有原來的1/10了。”
施正榮在2001年創建無錫尚德，被認為是中國光伏產業化的一個重要節點。“尚德當時在做的時候也是以人工為主。施博士他們剛把組件帶到中國來做的時候，那也是高科技。但當時的高科技(光伏產品)也是人工拿手焊的。”王翔說。
自此之后的二十年，中國的光伏產業既有高歌猛進的時期，也有跌落深淵的時刻。一路走下來，民營企業中崛起了一大批有全球競爭力的光伏企業，并幫助中國光伏產業在世界版圖里占據了主導地位。
單從自動化裝備一個維度來看，當下與十年前相比就已經是天翻地覆的變化。原來用于焊接等環節的工人工作基本為三軸機械手臂、焊接機器人等所取代了。高效的自動化設備，是當下光伏電池和組件企業的標配。
“現在的加工精度越來越高，全自動化的水平也越來越高。”一道新能源的首席技術官宋登元對第一財經表示：“芯片行業可能上千道工序，但它良率能做到99%以上，就是因為芯片制造是無人工廠。光伏行業也是這樣，全是機器人、機器手，就沒有什么人員，人員只是在顯示屏上監測它的狀態。”
正是這樣快速的效率提升，充分競爭的市場、完備的產業生態催促著中國光伏產業跑步進入當下的技術大轉型。
目前，光伏產業成熟的P型電池已經迫近光電轉化效率“天花板”，成本降低的速度也在放緩。業內普遍認為，N型電池技術將替代P型電池，成為下一代技術方向。二者的區別在于原材料硅片和電池制備技術不同。
協鑫集團的合肥組件基地，目前所采用的電池還是以P型為主，但已經逐步使用N型電池。“潤陽光伏和通威光伏的電池都有，我們采購其實不是以自己的意志為主的”，王翔對第一財經記者表示，協鑫在合肥的光伏組件基地所出產品，所采用的電池由其客戶在下單的時候決定。
協鑫已經開始為新一代電池技術做了準備。協鑫集成投建了20GW的Topcon電池項目，這將幫助該公司提升大尺寸高效電池及其組件產能配比，滿足合肥組件大基地的產能配套需求。協鑫集成的新型電池項目項目位于安徽蕪湖市，與其合肥組件基地相距約150公里。
同樣準備在安徽投資的還有晶科能源。2022年4月22日，晶科能源公告稱投資建設新型太陽能高效電池片項目二期工程，以及年產20GW拉棒切方建設項目。其中，其新型太陽能高效電池片項目二期工程建設周期預計2年，項目總投資金額預計34.52億元。該項目地點同樣是在安徽合肥。
晉能科技主要是以銷售組件為主，電池基本上是跟組件的產能相匹配。
晉能科技總經理楊立友在接受第一財經記者專訪時表示：“現在比較明顯的，整個全行業的共識是，新擴產的項目應該大比例的會是N型，因為它顯示出來功率上的優勢還是比較明顯的，成本也已經降到可以競爭的地步，市場的接受度也是相對比較高的。我覺得整個行業，不管是在市場端，還是在產品制造端，都已經到了全面向N型轉型的技術迭代關口。”
路線分化
中國企業在新型電池的效率上不斷捅破天花板。
在2022年12月，晶科能源宣布其N型單晶硅電池技術取得突破，經中國計量科學院檢測實驗室認證，全面積電池轉化效率達到了26.4%。而在10月份，該公司曾宣布電池轉化效率突破26.1%。
這超過了行業的普遍預期。在2021年年底，光伏行業協會發布的技術路線圖預測了2022年電池的效率，Topcon平均效率在24.5%左右，2023年大概達到24.8%。
N型電池又分化為Topcon與異質結(HJT)兩種。Topcon電池，是目前N型光伏電池技術路線的一種，它使用超薄氧化硅來高效鈍化電池背面。
據宋登元觀察，2022年底“基本上頭部廠家都超過了25%。”他同時擔任中國光伏協會的電池和組件組組長。
截至2022年年底，一道新能源自身規劃的Topcon電池和組件產能大概20GW。“光伏還是一個成本為先的產業，從設備材料以及整個供應鏈上來說，我們當初判斷Topcon是P型電池之后最接近產業化的技術路線。”宋登元說。
多家大型的光伏電池企業在兩條重要的技術路線上都做了投資，比如通威既有異質結，也有Topcon的產能。此前行業人士預期異質結的發電效率會更高，但Topcon的快速發展，削弱了異質結的優勢地位。
“對于Topcon來說，技術路線非常明顯，2023年年終就可能超過25.5%轉化效率，因為還有一些新的技術沒用上。比如激光SD技術還沒有導入，導入之后大概能提升0.2~0.3個百分點。此外，背面的多晶硅厚度還可以減薄，減薄后電流還能增加，大概又是0.2個百分點左右的效率提升。這兩個技術用上之后，到25.5%沒有問題。”
光伏企業熱衷于投資Topcon技術，另外一個原因是該技術的設備初始投資比異質結小很多，通過對上一代P型電池的產線改造就能生產。
“異質結是一種薄膜技術路線，需要用到的真空設備就比較貴”，宋登元解釋說。“大部分設備廠家把主要精力都放在了Topcon電池上，所以 Topcon的設備價格降低的就會更快。”宋登元對第一財經表示，一道新能源2021年采購的兩套設備每GW大概兩億人民幣，相同設備2022年就降低到了1.8億，他預計2023年可達到1.6億，甚至1.5億。
“最新一代的PERC很容易升級成Topcon產線，所以它升級就特別能兼容大硅片。這就是Topcon的生命力。”王翔表示：“異質結是另外一種薄膜技術路線，現在的設備用不上。所以你要是投資異質結的話，當下這些設備都得淘汰掉了。”
大的光伏電池企業對于異質結的開發也快馬加鞭，并沒有鎖定某一項技術路線，而是兩頭下注。“所以兩個都在進步，就是看誰進步的快了。”王翔說。
“產業化跟規模化是正相關的，你規模化越大，你的產業化的成本就會越來越降低。如果你有條件去承擔這一波虧損，你就有條件去享受第一波紅利。”王翔對記者表示：“有人說異質結可以跟Topcon爭一下技術路線之王的位置，我覺得這兩個可以并存。誰一定會把誰打敗？我覺得不一定。不排除中間一個工藝環節突然打通了，成本一下就降下來了。”
晉能科技同樣在推進異質結的量產，“我們現在也小區對講機在布局異質結跟鈣鈦礦相結合的技術路線，這個還是需要一段時間的研發過程。”楊立友告訴第一財經記者。
楊立友分析認為，異質結的突破方向還是成本。
“我們現在主攻的方向，一個是往硅片的薄片化發展，還有一個是在銀漿的使用量，銀漿成本的繼續優化是一個降本方向。裝備方面，現在大家都知道異質結的生產設備初始的投資規模還是較高。”楊立友說。
專利最好是活在中國
“2015年之后，中國的晶硅光伏已經全球獨大了。從去年數據看，所有的產業環節都超過了80%的占比，像硅片都占到97%的份額。”宋登元對第一財經記者表示：“所以國外的晶硅產業基本不做了，因為他從成本和技術上做不過你，沒有動力了。”
就當下的全球光伏產業鏈而言，中國在硅片、電池、組件以及設備等板塊均占據了主導性地位。但大的技術路線變化，常常是產業生態顛覆的時期。比如單晶硅技術的成熟，令隆基綠能借勢而起。中國市場的光伏技術，不少是引自國外， 而在中國實現產業化的壯大。
新技術的興起，會令國外光伏企業重新奪回市場地位么？在宋登元看來，這種可能性不大。
“我們國家形成了一個縱向的從上游到下游的完整產業生態，比如從硅材料一直到應用系統；還有從橫向來看，逆變器、支架、接線盒、背板、封裝材料等這么完整的產業生態。實際上，在國際上沒法找一個國家能夠這樣，這造就了技術推動和成本推動雙管齊下的一種局面。”
宋登元表示：“對于Topcon來說，國外的企業就沒人做產業化，中國的企業把它從一個實驗室概念做到產業化，這是我們國家對整個光伏產業的一個重大貢獻。”
實際上，一些重大的光伏技術上，海外國家曾在技術無線門鈴上領先，且產業化嘗試已經多年。比如異質結技術，在上個世紀的九十年代，日本企業已經開始嘗試。但從產業落地來看，中國是更適合的土壤。
鈣鈦礦的技術同樣如此。它核心的聚合氯化物專利是日本先發明出來的，日本企業也很早注冊了鈣鈦礦專利。但日本企業拿到專利以后，并沒能找到適配的應用場景。
“中國企業拿了這個技術，實際上是在技術專利失效了以后。哪知道中國的發展這么迅猛，對吧？”宋登元說：“所以(光伏)專利最好是活在中國，專利技術在美國、在日本可能都不怎么好活。”
他補充道：“他們的基礎研究能力非常強，比如一些新的理念，一些新的材料。包括鈣鈦礦硅疊層，還有一些新理念像光轉換的技術。我覺得這一點我們應該向人家學習，基礎研究他們還是做得不錯的。”
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