Cet article est publié dans le numéro d'août de la Revue Photovoltaïque de LONGi
Auteur : Mao Tingting, Analyste Senior Photovoltaïque chez SMM
Date : août 2024
La réduction continue des coûts et l'amélioration de l'efficacité dans l'industrie photovoltaïque ont stimulé le développement rapide du marché photovoltaïque. La viabilité économique de la production d'énergie photovoltaïque est devenue évidente, et sa part dans la structure de l'approvisionnement en énergie a également augmenté régulièrement. De 2023 à 2024, grâce aux percées technologiques continues, aux innovations de processus et à l'application de nouveaux matériaux dans toute la chaîne industrielle photovoltaïque, l'efficacité de conversion photoélectrique des cellules solaires est passée de 23,2 % à plus de 26 %, et la gamme de puissance principale des modules est passée de 540-600W à 580-710W, réalisant une transition du marché du type P au type N.
Cependant, en raison de l'expansion rapide de la capacité, le déséquilibre entre l'offre et la demande dans la chaîne industrielle est devenu évident, entraînant une concurrence féroce sur les prix et des pertes au sein de la chaîne industrielle. La réduction extrême des coûts a éliminé la prime pour les produits à haute efficacité. Néanmoins, à moyen et long terme, les produits avec des gains de production d'énergie plus élevés et un potentiel d'amélioration technologique plus grand seront les premiers à récolter les bénéfices du marché lors de la prochaine explosion de la demande du marché.
1. Améliorer la production d'énergie tout au long du cycle de vie est le moteur principal du développement des produits.
Pour les produits de modules PV, les indicateurs de performance clés de la production d'énergie tout au long du cycle de vie sont l'efficacité de conversion photoélectrique et la dégradation. Des facteurs tels que la surface de réception de lumière effective, la performance en basse lumière, le coefficient de température et la performance anti-microfissures des modules PV, les conditions de lumière et l'uniformité de l'irradiation des sites de projet, et l'impact des matériaux d'encapsulation sur la performance des cellules solaires affectent tous de manière significative la production d'énergie des modules PV.
La limite théorique d'efficacité de conversion des cellules en silicium cristallin est de 29,4 %. Pour différentes technologies de cellules, les limites d'efficacité théoriques varient : les cellules TOPCon et HJT ont une limite d'efficacité théorique de 28,5 %, et les cellules à contact arrière (BC) ont une limite d'efficacité théorique de 29,1 %. La limite d'efficacité théorique peut être améliorée avec l'innovation technologique et l'introduction de nouveaux matériaux, mais l'espace d'amélioration est limité. Les entreprises photovoltaïques nationales de premier plan ont investi des fonds de R&D substantiels dans le développement technologique des modules. L'efficacité en laboratoire des cellules solaires approche la limite théorique, et le niveau d'efficacité de la production de masse s'améliore également rapidement. Actuellement, l'efficacité de production de masse des cellules TOPCon domestiques de premier plan est d'environ 25,5 %, celle des cellules HJT d'environ 25,8 %, et celle des cellules BC d'environ 26,5 %. Du point de vue de la limite d'efficacité théorique et de la meilleure efficacité atteinte en production de masse, les cellules BC ont un avantage plus évident.
Les produits avec une production d'énergie plus élevée deviendront inévitablement la norme du marché. Actuellement, il y a encore un débat sur la route technologique principale pour les trois à cinq prochaines années, principalement parce que le temps d'industrialisation des produits à haute efficacité comme les modules TOPCon, HJT et BC est relativement court, et il y a peu de données de projet empiriques disponibles pour le suivi. Il est difficile de comparer la production d'énergie tout au long du cycle de vie. Cependant, la demande du marché pour les produits de modules à haute efficacité continue de croître, avec des utilisateurs finaux nationaux et internationaux essayant activement de nouvelles technologies. Les produits TOPCon ont rapidement remplacé les PERC, occupant plus de 70 % de la part de marché. Les technologies HJT et BC sont relativement plus difficiles, et leur vitesse d'industrialisation est plus lente. Cependant, le nombre de projets HJT et BC et la capacité installée augmentent progressivement en 2024 tant au niveau national qu'international. Notamment, les modules BC ont attiré une attention généralisée du marché en 2024, apparaissant dans des projets distribués et centralisés. Ils sont devenus une direction clé de la R&D pour les entreprises photovoltaïques. Le processus d'industrialisation pourrait s'accélérer à l'avenir.
Statut actuel de l'approvisionnement en cellules solaires en Chine en 2024
II. Structure actuelle du marché des cellules solaires
La vitesse d'itération du marché des cellules solaires passant du type P au type N a largement dépassé les attentes du marché. Selon une enquête de SMM, en 2022, les parts de marché des cellules monocrystallines PERC, TOPCon, HJT et BC en Chine étaient de 91,11 %, 6,29 %, 0,6 % et 0,2 %, respectivement, avec une petite quantité de cellules en polysilicium encore sur le marché. En 2023, les cellules en polysilicium avaient presque quitté le marché, et les parts de marché des cellules monocrystallines PERC, TOPCon, HJT et BC étaient de 73 %, 23,6 %, 1,8 % et 0,9 %, respectivement. Au premier semestre 2024, les cellules TOPCon ont dépassé les cellules PERC pour devenir la norme du marché, avec une part de marché dépassant 75 %, la part de marché des PERC tombant à 20 %, et la part de marché combinée des cellules HJT et BC augmentant à 5 %.
2023 a été une période de croissance rapide de la demande pour les cellules de type N et aussi une période d'intensification des contradictions. Du point de vue des utilisateurs finaux photovoltaïques, la proportion d'achat de modules de type N par les entreprises d'État et les entreprises centrales est passée de moins de 10 % au début de 2023 à plus de 67 % à la fin de l'année. Les exportations de modules de type N ont également augmenté progressivement, avec la proportion mensuelle de cellules de type N en Chine passant de 10 % au début de l'année à 48,68 % en décembre. Tout au long de 2023, un grand nombre de nouveaux fabricants de cellules sont entrés sur le marché, et les fabricants de cellules existants ont considérablement augmenté leur capacité pour maintenir leur part de marché. La capacité des cellules TOPCon a grimpé de 65GW au début de l'année à plus de 490GW à la fin de l'année, avec une capacité totale de cellules solaires atteignant 961,31GW à la fin de 2023. Le déséquilibre entre l'offre et la demande de cellules était significatif, avec le taux de fonctionnement des cellules solaires domestiques tombant de plus de 90 % à la fin du premier trimestre 2023 à environ 77 % à la fin de l'année. La demande totale de cellules solaires en Chine en 2023 était d'environ 530-540GW (y compris les exportations), avec une demande pour les cellules TOPCon étant inférieure à 150GW. Comme la concurrence entre les fabricants de cellules TOPCon était féroce, la prime du produit a rapidement disparu, et le marché des cellules TOPCon au même prix que les cellules PERC est arrivé.
En 2024, une guerre des prix a balayé toute la chaîne industrielle photovoltaïque, et la prime pour les cellules TOPCon à haute efficacité a disparu. Le taux de réalisation des projets de capacité planifiés pour 2024-2025 n'était que de 40 %. Selon une enquête de SMM, en août 2024, la capacité des cellules TOPCon avait atteint plus de 770GW, représentant près de 70 % de la capacité totale de cellules solaires en Chine, avec une demande passant d'environ 60 % au début de l'année à environ 90 % en août. Cependant, le taux de croissance de la demande ne correspondait pas à celui de l'offre, et le taux de fonctionnement moyen des cellules solaires en 2024 est tombé en dessous de 60 %. La plupart des nouvelles lignes de production de cellules TOPCon des nouveaux fabricants fonctionnaient à moins de 20 % de leur capacité. En raison des prix actuels des cellules sur le marché étant inférieurs aux coûts et de la demande insuffisante du marché, les entreprises ont subi des pertes à la production, certains fabricants ayant suspendu la production pendant plusieurs mois et retardant continuellement la reprise. La capacité de nouvelles cellules TOPCon initialement prévue était d'environ 1,500GW, mais en août 2024, la capacité réelle réalisée était inférieure à 650GW, avec plus de 140GW de lignes de production de cellules PERC ayant été ou étant sur le point d'être converties en cellules TOPCon. En raison du déséquilibre entre l'offre et la demande de cellules Topcon et de la perte de primes, la vague d'expansion des cellules Topcon au second semestre 2024 a temporairement pris fin.
III. Après les cellules solaires TOPCon, les cellules BC deviennent le centre de la prochaine itération technologique
Pour guider l'expansion ordonnée des entreprises photovoltaïques, accélérer la transformation de l'industrie, la mise à niveau et les ajustements structurels, et promouvoir le développement de haute qualité de l'industrie photovoltaïque, le Département de l'Information Électronique du Ministère de l'Industrie et des Technologies de l'Information a publiquement sollicité des avis sur les « Règlements et Mesures de Gestion des Annonces pour l'Industrie de la Fabrication Photovoltaïque (Projet d'Exposition) » en juillet 2024. Les règlements de l'industrie sont formulés sur la base des principes d'optimisation de la disposition, d'ajustement de la structure, de contrôle du volume total, d'encouragement à l'innovation et de soutien aux applications. Ils visent à guider les entreprises photovoltaïques à réduire les projets qui se contentent d'augmenter la capacité, à renforcer l'innovation technologique, à améliorer la qualité des produits et à réduire les coûts de production.
Le projet d'exposition des Règlements et Mesures de Gestion des Annonces pour l'Industrie de la Fabrication Photovoltaïque (édition 2024) mentionne les points clés suivants liés à la qualité et à la technologie de processus des produits de modules :
(1) Les entreprises sont tenues de dépenser au moins 3 % de leurs ventes totales et au moins 10 millions de yuans par an en R&D et en améliorations de processus ;
(2) Les fabricants de modules existants doivent s'assurer que l'efficacité moyenne de conversion photoélectrique des cellules en silicium monocristallin de type P et des cellules en silicium monocristallin de type N (cellules bifaciales calculées par l'efficacité de la face avant) n'est pas inférieure à 23,2 % et 25 %, respectivement. L'efficacité moyenne de conversion photoélectrique des modules en silicium monocristallin de type P et des modules en silicium monocristallin de type N (modules bifaciaux calculés par l'efficacité de la face avant) ne doit pas être inférieure à 21,2 % et 22,3 %, respectivement ;
(3) Les nouvelles entreprises et projets étendus doivent s'assurer que l'efficacité moyenne de conversion photoélectrique des cellules en silicium monocristallin de type P et des cellules en silicium monocristallin de type N (cellules bifaciales calculées par l'efficacité de la face avant) n'est pas inférieure à 23,7 % et 26 %, respectivement. L'efficacité moyenne de conversion photoélectrique des modules en silicium monocristallin de type P et des modules en silicium monocristallin de type N (modules bifaciaux calculés par l'efficacité de la face avant) ne doit pas être inférieure à 21,8 % et 23,1 %, respectivement ;
(4) Les exigences de performance pour les produits de modules produits par les entreprises sont les suivantes : le taux de dégradation des modules en silicium cristallin de type P ne doit pas dépasser 2 % la première année, 0,55 % par an par la suite, et 15 % en 25 ans. Le taux de dégradation des modules en silicium cristallin de type N ne doit pas dépasser 1 % la première année, 0,4 % par an par la suite, et 11 % en 25 ans.
Les règlements fixent des exigences pour l'efficacité future de conversion photoélectrique des modules.Selon une enquête de SMM, les niveaux d'efficacité moyens actuels de la plupart des modules répondent aux exigences d'efficacité et de taux de dégradation mentionnées dans les réglementations. Cependant, certaines nouvelles entreprises de modules TOPCon rencontrent certains défis techniques pour améliorer l'efficacité, ce qui entraîne des améliorations inférieures aux attentes. La plage d'efficacité de production de masse actuelle pour les cellules TOPCon est de 24,7 % à 25,4 %. Les principales entreprises nationales de cellules peuvent produire en masse des cellules ultra-haute efficacité (plus de 26 %), mais la proportion de production à ce niveau d'efficacité est relativement faible. À l'avenir, les entreprises avec une efficacité de conversion photoélectrique des cellules de type N inférieure à 25 % et une efficacité des modules de type N inférieure à 22,3 % pourraient être rapidement éliminées du marché. L'exigence pour les nouvelles entreprises et projets d'atteindre une efficacité de conversion photoélectrique de type N de 26 % établit sans aucun doute un seuil élevé pour les nouveaux entrants. À mesure que l'efficacité de production de masse des cellules TOPCon approche progressivement des niveaux théoriques, la difficulté d'améliorer encore l'efficacité devient plus grande et l'espace plus limité. Pour renforcer leur compétitivité et maintenir leur part de marché et leur position, les grandes entreprises de cellules solaires se tournent vers la technologie TBC. Du point de vue de l'efficacité de conversion, les produits de modules BC sont supérieurs de plus de 0,5 % aux modules TOPCon. Selon SMM, les principales entreprises de modules disposent de réserves techniques pour les cellules BC, et davantage de fabricants mettront en place des lignes de production de masse pour les cellules BC à l'avenir. Il est bien connu que la technologie de processus des cellules BC est très exigeante, nécessitant de fortes capacités de R&D et des investissements financiers significatifs, ainsi qu'une accumulation technique à long terme et une exploration des processus. Actuellement, seules deux entreprises leaders, Longi et Aiko, ont produit en masse des cellules BC, avec une capacité combinée de plus de 50 GW. Selon SMM, certaines entreprises ajouteront des lignes de production de masse de cellules BC au second semestre 2024. Pour les autres entreprises encore en phase de R&D et de pilote, il pourrait falloir 2 à 3 ans pour atteindre le stade de production de masse mature, en fonction de leurs capacités techniques. Il est prévu que les cellules TOPCon resteront le type de cellule le plus important au cours des trois prochaines années. Cependant, à mesure que la demande du marché pour des cellules à plus haute efficacité de conversion augmente, davantage d'entreprises investiront dans la capacité des cellules BC. La capacité des cellules BC devrait atteindre 100 GW en 2025, avec une croissance principalement due à Longi et Aiko. Les progrès de la production de masse des autres entreprises leaders pourraient s'accélérer en 2026, avec une capacité de cellules BC potentiellement atteignant plus de 160 GW et peut-être dépassant 200 GW en 2027. Résumé Le chemin itératif de la technologie des cellules solaires et la direction d'optimisation de sa chaîne d'approvisionnement de soutien stimulent le développement de toute la chaîne industrielle, ce qui a toujours été un point clé du marché. Le développement de haute qualité de l'industrie nécessite une innovation technologique continue et une itération des produits. Au cours des deux à trois prochaines années, la croissance de la capacité des cellules solaires proviendra des cellules à plus haute efficacité de conversion, les cellules BC ayant un potentiel significatif.
