Bài viết này được xuất bản trong ấn bản tháng 8 của Tạp chí Điện lực Mặt trời LONGi
Tác giả: Mao Tingting, Nhà phân tích Điện lực Mặt trời cao cấp tại SMM
Ngày: Tháng 8/2024
Việc liên tục giảm chi phí và cải thiện hiệu suất trong ngành công nghiệp điện lực mặt trời đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường điện mặt trời. Tính khả thi về kinh tế của việc phát điện từ năng lượng mặt trời đã trở nên nổi bật và tỷ trọng của nó trong cơ cấu cung cấp điện cũng gia tăng đều đặn. Từ năm 2023 đến năm 2024, nhờ các đột phá công nghệ liên tục, các đổi mới quy trình và ứng dụng vật liệu mới trong toàn bộ chuỗi ngành công nghiệp điện mặt trời, hiệu suất chuyển đổi quang điện của pin năng lượng mặt trời đã tăng từ 23,2% lên trên 26%, và dải công suất chính của các mô-đun đã tăng từ 540-600W lên 580-710W, đạt được sự chuyển đổi thị trường từ loại P sang loại N.
Tuy nhiên, do sự mở rộng nhanh chóng của năng lực sản xuất, sự mất cân đối giữa cung và cầu trong chuỗi ngành đã trở nên nổi bật, dẫn đến cạnh tranh giá khốc liệt và lỗ trong chuỗi ngành. Việc giảm chi phí khắc nghiệt đã loại bỏ mức giá cao của các sản phẩm hiệu suất cao. Tuy nhiên, từ góc nhìn trung và dài hạn, các sản phẩm có lợi xuất phát điện cao hơn và tiềm năng cải tiến công nghệ lớn hơn sẽ là những sản phẩm đầu tiên thu được lợi ích thị trường trong làn sóng nhu cầu thị trường tiếp theo.
1. Tăng cường sản xuất điện trong suốt vòng đời của sản phẩm là động lực cốt lõi đối với sự phát triển sản phẩm.
Đối với các sản phẩm mô-đun PV, các chỉ số hiệu suất cốt lõi của sản xuất điện trong suốt vòng đời là hiệu suất chuyển đổi quang điện và suy giảm. Các yếu tố như diện tích nhận ánh sáng hiệu quả, hiệu suất ánh sáng yếu, hệ số nhiệt độ, và khả năng chống nứt vi mô của các mô-đun PV, điều kiện ánh sáng và sự đồng đều bức xạ tại các dự án cũng như tác động của vật liệu bao bọc đối với hiệu suất pin năng lượng mặt trời đều ảnh hưởng đáng kể đến sản xuất điện của mô-đun PV.
Giới hạn hiệu suất chuyển đổi lý thuyết của các tế bào silicon tinh thể là 29,4%. Đối với các công nghệ tế bào khác nhau, giới hạn hiệu suất lý thuyết sẽ khác nhau: tế bào TOPCon và HJT có giới hạn hiệu suất lý thuyết là 28,5%, và tế bào tiếp xúc mặt sau (BC) có giới hạn hiệu suất lý thuyết là 29,1%. Giới hạn hiệu suất lý thuyết có thể được cải thiện với các đổi mới công nghệ và việc giới thiệu các vật liệu mới, nhưng không gian cải thiện là giới hạn. Các công ty điện lực mặt trời hàng đầu trong nước đã đầu tư đáng kể tiền R&D vào phát triển công nghệ của các mô-đun. Hiệu suất phòng thí nghiệm của các tế bào năng lượng mặt trời đang tiến sát tới giới hạn lý thuyết, và mức hiệu suất sản xuất hàng loạt cũng đang cải thiện nhanh chóng. Hiện tại, hiệu suất sản xuất hàng loạt của các tế bào TOPCon hàng đầu trong nước là khoảng 25,5%, tế bào HJT khoảng 25,8%, và tế bào BC khoảng 26,5%. Từ góc nhìn của giới hạn hiệu suất lý thuyết và hiệu suất tốt nhất đạt được trong sản xuất hàng loạt, tế bào BC có ưu thế rõ ràng hơn.
Các sản phẩm có sản xuất điện cao hơn sẽ không tránh khỏi việc trở thành chính trong thị trường. Hiện tại, vẫn còn tranh luận về lộ trình công nghệ chính trong ba đến năm năm tiếp theo, chủ yếu do thời gian công nghiệp hóa của các sản phẩm hiệu suất cao như mô-đun TOPCon, HJT và BC tương đối ngắn, và dữ liệu dự án thực nghiệm có sẵn còn hạn chế. Rất khó để so sánh sản xuất điện trong suốt vòng đời. Tuy nhiên, nhu cầu thị trường đối với các sản phẩm mô-đun hiệu suất cao tiếp tục tăng, với các người dùng cuối trong và ngoài nước hiện đang thử nghiệm các công nghệ mới. Các sản phẩm TOPCon đã nhanh chóng thay thế PERC, chiếm hơn 70% thị phần. Công nghệ HJT và BC tương đối khó hơn, và tốc độ công nghiệp hóa chậm hơn. Tuy nhiên, số lượng dự án HJT và BC cũng như công suất lắp đặt đang tăng dần trong năm 2024 cả trong và ngoài nước. Đáng chú ý là các mô-đun BC đã thu hút sự chú ý rộng rãi trên thị trường trong năm 2024, xuất hiện trong cả các dự án phân phối và tập trung. Chúng đã trở thành một hướng R&D chính cho các công ty điện mặt trời. Quy trình công nghiệp hóa có thể sẽ được tăng tốc trong tương lai.
Tình trạng Cung ứng Pin Mặt trời tại Trung Quốc năm 2024
II. Cấu trúc hiện tại của Thị trường Pin Mặt trời
Tốc độ đổi mới thị trường của pin mặt trời chuyển từ loại P sang loại N đã vượt xa mong đợi của thị trường. Theo một cuộc khảo sát của SMM, vào năm 2022, thị phần của các tế bào monocrystal PERC, TOPCon, HJT và BC tại Trung Quốc lần lượt là 91,11%, 6,29%, 0,6% và 0,2%, với một lượng nhỏ tế bào polysilicon vẫn có mặt trên thị trường. Đến năm 2023, các tế bào polysilicon hầu như đã rời khỏi thị trường, và thị phần của các tế bào monocrystal PERC, TOPCon, HJT và BC lần lượt là 73%, 23,6%, 1,8% và 0,9%. Trong nửa đầu năm 2024, tế bào TOPCon đã vượt qua tế bào PERC để trở thành chính trong thị trường, với thị phần vượt 75%, thị phần của PERC giảm xuống 20%, và thị phần kết hợp của các tế bào HJT và BC tăng lên 5%.
Năm 2023 là giai đoạn tăng trưởng nhanh chóng trong nhu cầu đối với tế bào loại N và cũng là giai đoạn tăng cường mâu thuẫn. Từ góc độ của người dùng cuối điện mặt trời, tỷ lệ mua sắm mô-đun loại N của các doanh nghiệp nhà nước và doanh nghiệp trung ương đã tăng từ dưới 10% vào đầu năm 2023 lên hơn 67% vào cuối năm. Xuất khẩu của các mô-đun loại N cũng tăng dần, với tỷ lệ hàng tháng của các tế bào loại N tại Trung Quốc tăng từ 10% vào đầu năm lên 48,68% vào tháng 12. Trong suốt năm 2023, một lượng lớn các nhà sản xuất tế bào mới đã tham gia thị trường, và các nhà sản xuất tế bào hiện có đã mở rộng đáng kể năng lực sản xuất của họ để duy trì thị phần. Năng lực sản xuất tế bào TOPCon đã tăng từ 65GW vào đầu năm lên hơn 490GW vào cuối năm, với tổng công suất của pin năng lượng mặt trời đạt 961,31GW vào cuối năm 2023. Sự mất cân đối giữa cung và cầu đối với các tế bào là đáng kể, với tỷ lệ hoạt động của pin mặt trời trong nước giảm từ hơn 90% vào cuối quý 1 năm 2023 xuống khoảng 77% vào cuối năm. Tổng nhu cầu về pin mặt trời tại Trung Quốc trong năm 2023 là khoảng 530-540GW (bao gồm cả xuất khẩu), với nhu cầu đối với tế bào TOPCon là dưới 150GW. Do sự cạnh tranh khốc liệt giữa các nhà sản xuất tế bào TOPCon, mức giá cao của sản phẩm đã nhanh chóng biến mất, và thị trường cho các tế bào TOPCon với cùng mức giá như các tế bào PERC đã tới.
Năm 2024, một cuộc chiến giá cả đã càn quét toàn bộ chuỗi ngành công nghiệp điện mặt trời, và mức giá cao cho các tế bào TOPCon hiệu suất cao đã biến mất. Tỷ lệ hoàn thành các dự án năng lực sản xuất kế hoạch cho giai đoạn 2024-2025 chỉ đạt 40%. Theo một cuộc khảo sát của SMM, tính đến tháng 8 năm 2024, năng lực sản xuất tế bào TOPCon đã đạt trên 770GW, chiếm gần 70% tổng năng lực sản xuất pin năng lượng mặt trời của Trung Quốc, với nhu cầu tăng từ khoảng 60% vào đầu năm lên khoảng 90% vào tháng 8. Tuy nhiên, tốc độ tăng trưởng nhu cầu không phù hợp với tốc độ tăng cung, và tỷ lệ hoạt động trung bình của các pin mặt trời trong năm 2024 đã giảm xuống dưới 60%. Phần lớn các nhà sản xuất mới, dây chuyền sản xuất tế bào TOPCon của họ hoạt động dưới 20% công suất. Do giá pin hiện tại thấp hơn chi phí và nhu cầu thị trường không đủ, các công ty đối mặt với thua lỗ khi sản xuất, với một số nhà sản xuất đã tạm dừng sản xuất trong nhiều tháng và tiếp tục trì hoãn việc tiếp tục. Năng lực sản xuất tế bào TOPCon mới đã lên kế hoạch ban đầu là khoảng 1,500GW, nhưng tính đến tháng 8 năm 2024, năng lực mới thực tế đạt được chưa tới 650GW, với hơn 140GW dây chuyền sản xuất tế bào PERC đã hoặc sắp được chuyển đổi sang sản xuất tế bào TOPCon. Do sự mất cân đối cung cầu của các tế bào Topcon và sự mất giá của sản phẩm, làn sóng mở rộng các tế bào Topcon trong nửa cuối năm 2024 đã tạm thời kết thúc.
III. Sau tế bào Topcon, tế bào BC trở thành trọng điểm của vòng đổi mới công nghệ tiếp theo
Để hướng dẫn mở rộng có trật tự của các doanh nghiệp điện mặt trời, tăng tốc quá trình chuyển đổi và nâng cấp ngành, điều chỉnh cấu trúc và thúc đẩy sự phát triển chất lượng cao của ngành công nghiệp điện mặt trời, Cục Thông tin Điện tử thuộc Bộ Công nghiệp và Công nghệ Thông tin đã công khai lấy ý kiến về "Quy định và Biện pháp Quản lý Thông báo cho Ngành Công nghiệp Sản xuất Điện mặt trời (Dự thảo Phơi bày)" vào tháng 7 năm 2024. Các quy định của ngành được xây dựng dựa trên các nguyên tắc tối ưu hóa bố trí, điều chỉnh cấu trúc, kiểm soát tổng khối lượng, khuyến khích đổi mới và hỗ trợ ứng dụng. Chúng nhằm mục đích hướng dẫn các doanh nghiệp điện mặt trời giảm các dự án mở rộng công suất thuần túy, tăng cường đổi mới công nghệ, cải thiện chất lượng sản phẩm và giảm chi phí sản xuất.
Dự thảo phơi bày của Quy định và Biện pháp Quản lý Thông báo cho Ngành Công nghiệp Sản xuất Điện mặt trời (phiên bản 2024) đề cập đến các điểm chính liên quan đến chất lượng và công nghệ quy trình của các sản phẩm mô-đun:
(1) Các doanh nghiệp được yêu cầu chi ít nhất 3% doanh số tổng của họ và không dưới 10 triệu nhân dân tệ hàng năm cho R&D và cải tiến quy trình;
(2) Các nhà sản xuất mô-đun hiện có phải đảm bảo rằng hiệu suất chuyển đổi quang điện trung bình của các tế bào silicon đơn tinh thể loại P và các tế bào silicon đơn tinh thể loại N (các tế bào hai mặt tính toán bằng hiệu suất mặt trước) không dưới 23,2% và 25%, tương ứng. Hiệu suất chuyển đổi quang điện trung bình của các mô-đun silicon đơn tinh thể loại P và các mô-đun silicon đơn tinh thể loại N (các mô-đun hai mặt tính toán bằng hiệu suất mặt trước) không dưới 21,2% và 22,3%, tương ứng;
(3) Các doanh nghiệp và dự án mới và mở rộng phải đảm bảo rằng hiệu suất chuyển đổi quang điện trung bình của các tế bào silicon đơn tinh thể loại P và các tế bào silicon đơn tinh thể loại N (các tế bào hai mặt tính toán bằng hiệu suất mặt trước) không dưới 23,7% và 26%, tương ứng. Hiệu suất chuyển đổi quang điện trung bình của các mô-đun silicon đơn tinh thể loại P và các mô-đun silicon đơn tinh thể loại N (các mô-đun hai mặt tính toán bằng hiệu suất mặt trước) không dưới 21,8% và 23,1%, tương ứng;
(4) Các yêu cầu về hiệu suất đối với các sản phẩm mô-đun sản xuất bởi các doanh nghiệp là như sau: Tỷ lệ suy giảm của các mô-đun silicon tinh thể loại P không được vượt quá 2% trong năm đầu tiên, 0,55% hàng năm sau đó và 15% trong vòng 25 năm. Tỷ lệ suy giảm của các mô-đun silicon tinh thể loại N không được vượt quá 1% trong năm đầu tiên, 0,4% hàng năm sau đó và 11% trong vòng 25 năm.
Các quy định đặt ra các yêu cầu đối với hiệu suất chuyển đổi quang điện trong tương lai của các mô-đun.Theo khảo sát của SMM, mức hiệu suất trung bình hiện tại của hầu hết các mô-đun đáp ứng yêu cầu về hiệu suất và tỷ lệ suy giảm được đề cập trong các quy định. Tuy nhiên, một số doanh nghiệp mô-đun mới TOPCon đối mặt với những thách thức kỹ thuật nhất định trong việc cải thiện hiệu suất, dẫn đến những cải tiến không như kỳ vọng. Phạm vi hiệu suất sản xuất hàng loạt chủ đạo hiện tại của các tế bào TOPCon là 24,7%-25,4%. Các doanh nghiệp tế bào hàng đầu trong nước có thể sản xuất hàng loạt các tế bào hiệu suất siêu cao (trên 26%), nhưng tỷ lệ sản lượng ở mức hiệu suất này tương đối thấp. Trong tương lai, các doanh nghiệp có hiệu suất chuyển đổi quang điện của tế bào loại N dưới 25% và hiệu suất mô-đun loại N dưới 22,3% có thể bị loại bỏ nhanh chóng khỏi thị trường. Yêu cầu đối với các doanh nghiệp và dự án mới và mở rộng để đạt hiệu suất chuyển đổi quang điện loại N là 26% chắc chắn đặt ra một ngưỡng cao cho những người mới gia nhập.
Khi hiệu suất sản xuất hàng loạt của các tế bào TOPCon dần dần đạt đến mức lý thuyết, độ khó cho việc cải thiện hiệu suất thêm trở nên lớn hơn và không gian trở nên hạn chế hơn. Để tăng cường khả năng cạnh tranh và duy trì thị phần và vị trí, các doanh nghiệp tế bào quang điện hàng đầu đang chuyển sang công nghệ TBC. Từ góc độ hiệu suất chuyển đổi, các sản phẩm mô-đun BC cao hơn hơn 0,5% so với các mô-đun TOPCon. Theo SMM, các doanh nghiệp mô-đun hàng đầu có các dự trữ kỹ thuật cho các tế bào BC và nhiều nhà sản xuất sẽ thiết lập các dòng sản xuất hàng loạt tế bào BC trong tương lai.
Được biết rằng công nghệ quy trình của các tế bào BC rất khó, đòi hỏi năng lực R&D mạnh mẽ và đầu tư tài chính đáng kể, cũng như tích lũy kỹ thuật dài hạn và tìm hiểu quy trình. Hiện tại, chỉ có hai doanh nghiệp hàng đầu, Longi và Aiko, đã sản xuất hàng loạt tế bào BC, với tổng công suất hơn 50 GW. Theo SMM, một số doanh nghiệp sẽ thêm các dòng sản xuất hàng loạt tế bào BC trong H2 2024. Đối với các doanh nghiệp khác vẫn đang trong giai đoạn R&D và thí điểm, có thể mất 2-3 năm để đạt đến giai đoạn sản xuất hàng loạt chín mùi, tùy thuộc vào khả năng kỹ thuật của họ. Dự kiến tế bào TOPCon sẽ vẫn là loại tế bào chính trong ba năm tới. Tuy nhiên, khi nhu cầu thị trường đối với các tế bào có hiệu suất chuyển đổi cao hơn tăng, nhiều doanh nghiệp sẽ đầu tư vào công suất tế bào BC. Công suất của tế bào BC dự kiến sẽ đạt 100 GW vào năm 2025, với sự tăng trưởng chính từ Longi và Aiko. Tiến độ sản xuất hàng loạt của các doanh nghiệp hàng đầu khác có thể tăng tốc vào năm 2026, với công suất tế bào BC có thể đạt hơn 160 GW và có thể vượt 200 GW vào năm 2027.
Tóm tắt
Con đường lặp lại của công nghệ tế bào quang điện và hướng tối ưu hóa của chuỗi cung ứng hỗ trợ đã thúc đẩy sự phát triển của toàn bộ chuỗi ngành, điều này luôn là trọng tâm chính của thị trường. Sự phát triển chất lượng cao của ngành yêu cầu sự đổi mới công nghệ liên tục và lặp lại sản phẩm. Trong hai đến ba năm tới, tăng trưởng trong công suất tế bào quang điện sẽ đến từ các tế bào có hiệu suất chuyển đổi cao hơn, với tiềm năng đáng kể từ các tế bào BC.
