光伏产业迭代关口：“专利最好是活在中国”
作者：彭海斌 ▪ 陆如意
超过百米的生产线上，外观检测、自动封边、焊接等自动化设备一字排开。这样一套流程下来，一块块电池片就变成了光伏组件。
在安徽合肥的工业园，协鑫集成所产的这些光伏组件部分销往国内，部分从上海港下水发往海外。合肥是中国光伏产业的聚集区之一，协鑫、晶科等企业的投资落地于此。
自动化的生产设备、富有全球竞争力的企业、完备的产业生态，这是中国光伏二十年来发展的成果。当下正是光伏产业开辟新路线的时期，这一切也推动着中国光伏快速迭代，率先奔入N型时代，将其他国家的竞争者甩在身后。
奔向新赛道
“2011年的时候，一个500兆瓦的光伏组件生产线至少要700人。那时候做的电池很小，组件规格也小，装边框装玻璃全是手动的，两班排下来需要700多个人。”合肥协鑫集成新能源科技有限公司副总经理王翔告诉第一财经记者：“现在70个人一年可以生产750兆瓦的光伏组件。这是什么效率的提升！现在用工只有原来的1/10了。”
施正荣在2001年创建无锡尚德，被认为是中国光伏产业化的一个重要节点。“尚德当时在做的时候也是以人工为主。施博士他们刚把组件带到中国来做的时候，那也是高科技。但当时的高科技(光伏产品)也是人工拿手焊的。”王翔说。
自此之后的二十年，中国的光伏产业既有高歌猛进的时期，也有跌落深渊的时刻。一路走下来，民营企业中崛起了一大批有全球竞争力的光伏企业，并帮助中国光伏产业在世界版图里占据了主导地位。
单从自动化装备一个维度来看，当下与十年前相比就已经是天翻地覆的变化。原来用于焊接等环节的工人工作基本为三轴机械手臂、焊接机器人等所取代了。高效的自动化设备，是当下光伏电池和组件企业的标配。
“现在的加工精度越来越高，全自动化的水平也越来越高。”一道新能源的首席技术官宋登元对第一财经表示：“芯片行业可能上千道工序，但它良率能做到99%以上，就是因为芯片制造是无人工厂。光伏行业也是这样，全是机器人、机器手，就没有什么人员，人员只是在显示屏上监测它的状态。”
正是这样快速的效率提升，充分竞争的市场、完备的产业生态催促着中国光伏产业跑步进入当下的技术大转型。
目前，光伏产业成熟的P型电池已经迫近光电转化效率“天花板”，成本降低的速度也在放缓。业内普遍认为，N型电池技术将替代P型电池，成为下一代技术方向。二者的区别在于原材料硅片和电池制备技术不同。
协鑫集团的合肥组件基地，目前所采用的电池还是以P型为主，但已经逐步使用N型电池。“润阳光伏和通威光伏的电池都有，我们采购其实不是以自己的意志为主的”，王翔对第一财经记者表示，协鑫在合肥的光伏组件基地所出产品，所采用的电池由其客户在下单的时候决定。
协鑫已经开始为新一代电池技术做了准备。协鑫集成投建了20GW的Topcon电池项目，这将帮助该公司提升大尺寸高效电池及其组件产能配比，满足合肥组件大基地的产能配套需求。协鑫集成的新型电池项目项目位于安徽芜湖市，与其合肥组件基地相距约150公里。
同样准备在安徽投资的还有晶科能源。2022年4月22日，晶科能源公告称投资建设新型太阳能高效电池片项目二期工程，以及年产20GW拉棒切方建设项目。其中，其新型太阳能高效电池片项目二期工程建设周期预计2年，项目总投资金额预计34.52亿元。该项目地点同样是在安徽合肥。
晋能科技主要是以销售组件为主，电池基本上是跟组件的产能相匹配。
晋能科技总经理杨立友在接受第一财经记者专访时表示：“现在比较明显的，整个全行业的共识是，新扩产的项目应该大比例的会是N型，因为它显示出来功率上的优势还是比较明显的，成本也已经降到可以竞争的地步，市场的接受度也是相对比较高的。我觉得整个行业，不管是在市场端，还是在产品制造端，都已经到了全面向N型转型的技术迭代关口。”
路线分化
中国企业在新型电池的效率上不断捅破天花板。
在2022年12月，晶科能源宣布其N型单晶硅电池技术取得突破，经中国计量科学院检测实验室认证，全面积电池转化效率达到了26.4%。而在10月份，该公司曾宣布电池转化效率突破26.1%。
这超过了行业的普遍预期。在2021年年底，光伏行业协会发布的技术路线图预测了2022年电池的效率，Topcon平均效率在24.5%左右，2023年大概达到24.8%。
N型电池又分化为Topcon与异质结(HJT)两种。Topcon电池，是目前N型光伏电池技术路线的一种，它使用超薄氧化硅来高效钝化电池背面。
据宋登元观察，2022年底“基本上头部厂家都超过了25%。”他同时担任中国光伏协会的电池和组件组组长。
截至2022年年底，一道新能源自身规划的Topcon电池和组件产能大概20GW。“光伏还是一个成本为先的产业，从设备材料以及整个供应链上来说，我们当初判断Topcon是P型电池之后最接近产业化的技术路线。”宋登元说。
多家大型的光伏电池企业在两条重要的技术路线上都做了投资，比如通威既有异质结，也有Topcon的产能。此前行业人士预期异质结的发电效率会更高，但Topcon的快速发展，削弱了异质结的优势地位。
“对于Topcon来说，技术路线非常明显，2023年年终就可能超过25.5%转化效率，因为还有一些新的技术没用上。比如激光SD技术还没有导入，导入之后大概能提升0.2~0.3个百分点。此外，背面的多晶硅厚度还可以减薄，减薄后电流还能增加，大概又是0.2个百分点左右的效率提升。这两个技术用上之后，到25.5%没有问题。”
光伏企业热衷于投资Topcon技术，另外一个原因是该技术的设备初始投资比异质结小很多，通过对上一代P型电池的产线改造就能生产。
“异质结是一种薄膜技术路线，需要用到的真空设备就比较贵”，宋登元解释说。“大部分设备厂家把主要精力都放在了Topcon电池上，所以 Topcon的设备价格降低的就会更快。”宋登元对第一财经表示，一道新能源2021年采购的两套设备每GW大概两亿人民币，相同设备2022年就降低到了1.8亿，他预计2023年可达到1.6亿，甚至1.5亿。
“最新一代的PERC很容易升级成Topcon产线，所以它升级就特别能兼容大硅片。这就是Topcon的生命力。”王翔表示：“异质结是另外一种薄膜技术路线，现在的设备用不上。所以你要是投资异质结的话，当下这些设备都得淘汰掉了。”
大的光伏电池企业对于异质结的开发也快马加鞭，并没有锁定某一项技术路线，而是两头下注。“所以两个都在进步，就是看谁进步的快了。”王翔说。
“产业化跟规模化是正相关的，你规模化越大，你的产业化的成本就会越来越降低。如果你有条件去承担这一波亏损，你就有条件去享受第一波红利。”王翔对记者表示：“有人说异质结可以跟Topcon争一下技术路线之王的位置，我觉得这两个可以并存。谁一定会把谁打败？我觉得不一定。不排除中间一个工艺环节突然打通了，成本一下就降下来了。”
晋能科技同样在推进异质结的量产，“我们现在也小区对讲机在布局异质结跟钙钛矿相结合的技术路线，这个还是需要一段时间的研发过程。”杨立友告诉第一财经记者。
杨立友分析认为，异质结的突破方向还是成本。
“我们现在主攻的方向，一个是往硅片的薄片化发展，还有一个是在银浆的使用量，银浆成本的继续优化是一个降本方向。装备方面，现在大家都知道异质结的生产设备初始的投资规模还是较高。”杨立友说。
专利最好是活在中国
“2015年之后，中国的晶硅光伏已经全球独大了。从去年数据看，所有的产业环节都超过了80%的占比，像硅片都占到97%的份额。”宋登元对第一财经记者表示：“所以国外的晶硅产业基本不做了，因为他从成本和技术上做不过你，没有动力了。”
就当下的全球光伏产业链而言，中国在硅片、电池、组件以及设备等板块均占据了主导性地位。但大的技术路线变化，常常是产业生态颠覆的时期。比如单晶硅技术的成熟，令隆基绿能借势而起。中国市场的光伏技术，不少是引自国外， 而在中国实现产业化的壮大。
新技术的兴起，会令国外光伏企业重新夺回市场地位么？在宋登元看来，这种可能性不大。
“我们国家形成了一个纵向的从上游到下游的完整产业生态，比如从硅材料一直到应用系统；还有从横向来看，逆变器、支架、接线盒、背板、封装材料等这么完整的产业生态。实际上，在国际上没法找一个国家能够这样，这造就了技术推动和成本推动双管齐下的一种局面。”
宋登元表示：“对于Topcon来说，国外的企业就没人做产业化，中国的企业把它从一个实验室概念做到产业化，这是我们国家对整个光伏产业的一个重大贡献。”
实际上，一些重大的光伏技术上，海外国家曾在技术无线门铃上领先，且产业化尝试已经多年。比如异质结技术，在上个世纪的九十年代，日本企业已经开始尝试。但从产业落地来看，中国是更适合的土壤。
钙钛矿的技术同样如此。它核心的聚合氯化物专利是日本先发明出来的，日本企业也很早注册了钙钛矿专利。但日本企业拿到专利以后，并没能找到适配的应用场景。
“中国企业拿了这个技术，实际上是在技术专利失效了以后。哪知道中国的发展这么迅猛，对吧？”宋登元说：“所以(光伏)专利最好是活在中国，专利技术在美国、在日本可能都不怎么好活。”
他补充道：“他们的基础研究能力非常强，比如一些新的理念，一些新的材料。包括钙钛矿硅叠层，还有一些新理念像光转换的技术。我觉得这一点我们应该向人家学习，基础研究他们还是做得不错的。”
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