Information dynamics of industry
——摘选自北极星太阳能光伏网《2024年光伏组件出货量TOP10前瞻》
具体来看,晶科以近68GW的组件出货量牢牢占据着榜首位置,晶澳则从今年一季度起稳坐第二,天合和隆基紧随其后。这四家巨头也以绝对优势构成光伏组件行业的TOP4,且格局稳定多年。今年截至三季度,TOP4合计组件出货量达到230GW+。
权威之声
随着三季度财报陆续披露,各大组件厂商的前三季度组件出货量数据陆续出炉。与此同时,叠加企业全年组件出货预期,也让2024年最终的光伏组件出货量龙虎榜雏形渐现。
在展望全年数据之前,可以首先一览前三季度的出货数据。
北极星调研了近20家组件企业的数据,结合财报以及调研数据,统计出前三季度的组件出货量TOP15。从结果来看,与上半年的排名基本保持一致,这也体现了强者恒强的市场定律。
具体来看,晶科以近68GW的组件出货量牢牢占据着榜首位置,晶澳则从今年一季度起稳坐第二,天合和隆基紧随其后。这四家巨头也以绝对优势构成光伏组件行业的TOP4,且格局稳定多年。今年截至三季度,TOP4合计组件出货量达到230GW+。
接下来,老牌巨头阿特斯坚守“利润第一性”原则,在去年底被通威超越之后,今年再被正泰新能赶超。紧追不舍的还有协鑫集成,今年以来连续入围各大央企集采大单,出货业绩有望创下新高。
竞争最为激烈的仍然是TOP10的“末班车”,东方日升、一道新能、英利能源、横店东磁4家企业的数据相差甚微。一线组件品牌的吸引力可见一斑,而挤入TOP10各大企业也可谓卯足全力。
TOP10之外,TOP11~TOP15的企业排位同样相对稳定,赛拉弗、尚德电力、中清光伏、环晟光伏、阳光能源、大恒能源领跑,但显而易见的是,其与TOP10的出货量差距仍然较大。
眼下,2024年已进入收官之战,在规模与利润抉择之间,今年的排行榜又将如何呈现呢?
从企业预期数据来看,晶科或将大概率守住擂台,继续保持全球光伏组件出货量的榜首位置。在三季度财报中,晶科指出,将努力实现全年90~100GW的出货目标。基于前三季度数据,这也意味着其于第四季度需要至少完成22.35GW的组件出货,远低于去年第四季度的数据,底线无难度,目标直冲最高线,届时也将成为全球首家年度组件出货量达到百吉瓦的企业。
晶澳、隆基、天合数据接近。其中隆基预期2024年电池和组件出货量为90~100GW。今年前三季度,隆基电池对外销售略低于去年同期,若全年电池出货数据与去年持平,则估算今年隆基的组件出货量为84~94GW,紧追晶澳。但完成年度目标,隆基第四季度出货数据需同比增长39%以上,晶澳则需同比增长44%以上。而天合第四季度组件出货量同比增长29%即可完成年度最低目标,冲击前三亦未可知。
通威和正泰,半年度组件出货量相差无几,第三季度稍稍拉开差距,两家企业全年组件出货量均锚定50GW。实现目标,第四季度通威组件出货量需同比增长37%,正泰差距较大,但上升至TOP6或无悬念。
去年底,阿特斯将2024年组件出货量预期上调至42~47GW,但保利润原则之下,出货目标已下调至32~36GW。对比去年第四季度出货数据以及今年第四季度测算数据,阿特斯完成既定年度目标并无难度,稳健依旧。虽出货排名连年下滑,但今年一季度至三季度,阿特斯均保持了盈利节奏,特别是上半年,归母净利润同比大涨321.75%。
TOP8~TOP10,协鑫集成2024年组件年度出货目标22~24GW,或将大概率由去年的TOP10上升至TOP8。一道新能距离此前的年度组件出货目标25GW+差距较大,或面临赶超风险,其后则是东方日升、英利能源、横店东磁,“上车下车”均在一线之间。
当然,值得关注的还有企业的n型组件出货,这也是当下领跑排行榜的关键所在。从数据来看,n型组件出货占比均快速提升。
此外,技术硬实力,从企业公开信息来看,组件量产效率最高为24.8%。10月上旬,隆基发布Hi-MO X10分布式光伏新品,宣布电池量产效率超过26.6%,量产组件效率达24.8%。紧随其后,晶科推出第三代N型TOPCon Tiger Neo 3.0光伏组件,转换效率同样达到24.8%。异质结产线,东方日升异质结组件效率最高达24.7%,此前华晟新能源官宣,其喜马拉雅系列G12-132版型异质结光伏组件转换效率达到24.75%。
竞争最为激烈的仍然是TOP10的“末班车”,东方日升、一道新能、英利能源、横店东磁4家企业的数据相差甚微。一线组件品牌的吸引力可见一斑,而挤入TOP10各大企业也可谓卯足全力。
TOP10之外,TOP11~TOP15的企业排位同样相对稳定,赛拉弗、尚德电力、中清光伏、环晟光伏、阳光能源、大恒能源领跑,但显而易见的是,其与TOP10的出货量差距仍然较大。
眼下,2024年已进入收官之战,在规模与利润抉择之间,今年的排行榜又将如何呈现呢?
从企业预期数据来看,晶科或将大概率守住擂台,继续保持全球光伏组件出货量的榜首位置。在三季度财报中,晶科指出,将努力实现全年90~100GW的出货目标。基于前三季度数据,这也意味着其于第四季度需要至少完成22.35GW的组件出货,远低于去年第四季度的数据,底线无难度,目标直冲最高线,届时也将成为全球首家年度组件出货量达到百吉瓦的企业。
晶澳、隆基、天合数据接近。其中隆基预期2024年电池和组件出货量为90~100GW。今年前三季度,隆基电池对外销售略低于去年同期,若全年电池出货数据与去年持平,则估算今年隆基的组件出货量为84~94GW,紧追晶澳。但完成年度目标,隆基第四季度出货数据需同比增长39%以上,晶澳则需同比增长44%以上。而天合第四季度组件出货量同比增长29%即可完成年度最低目标,冲击前三亦未可知。
通威和正泰,半年度组件出货量相差无几,第三季度稍稍拉开差距,两家企业全年组件出货量均锚定50GW。实现目标,第四季度通威组件出货量需同比增长37%,正泰差距较大,但上升至TOP6或无悬念。
去年底,阿特斯将2024年组件出货量预期上调至42~47GW,但保利润原则之下,出货目标已下调至32~36GW。对比去年第四季度出货数据以及今年第四季度测算数据,阿特斯完成既定年度目标并无难度,稳健依旧。虽出货排名连年下滑,但今年一季度至三季度,阿特斯均保持了盈利节奏,特别是上半年,归母净利润同比大涨321.75%。
TOP8~TOP10,协鑫集成2024年组件年度出货目标22~24GW,或将大概率由去年的TOP10上升至TOP8。一道新能距离此前的年度组件出货目标25GW+差距较大,或面临赶超风险,其后则是东方日升、英利能源、横店东磁,“上车下车”均在一线之间。
当然,值得关注的还有企业的n型组件出货,这也是当下领跑排行榜的关键所在。从数据来看,n型组件出货占比均快速提升。
此外,技术硬实力,从企业公开信息来看,组件量产效率最高为24.8%。10月上旬,隆基发布Hi-MO X10分布式光伏新品,宣布电池量产效率超过26.6%,量产组件效率达24.8%。紧随其后,晶科推出第三代N型TOPCon Tiger Neo 3.0光伏组件,转换效率同样达到24.8%。异质结产线,东方日升异质结组件效率最高达24.7%,此前华晟新能源官宣,其喜马拉雅系列G12-132版型异质结光伏组件转换效率达到24.75%。
眼下,2024年已进入收官之战,在规模与利润抉择之间,今年的排行榜又将如何呈现呢?
从企业预期数据来看,晶科或将大概率守住擂台,继续保持全球光伏组件出货量的榜首位置。在三季度财报中,晶科指出,将努力实现全年90~100GW的出货目标。基于前三季度数据,这也意味着其于第四季度需要至少完成22.35GW的组件出货,远低于去年第四季度的数据,底线无难度,目标直冲最高线,届时也将成为全球首家年度组件出货量达到百吉瓦的企业。
晶澳、隆基、天合数据接近。其中隆基预期2024年电池和组件出货量为90~100GW。今年前三季度,隆基电池对外销售略低于去年同期,若全年电池出货数据与去年持平,则估算今年隆基的组件出货量为84~94GW,紧追晶澳。但完成年度目标,隆基第四季度出货数据需同比增长39%以上,晶澳则需同比增长44%以上。而天合第四季度组件出货量同比增长29%即可完成年度最低目标,冲击前三亦未可知。
通威和正泰,半年度组件出货量相差无几,第三季度稍稍拉开差距,两家企业全年组件出货量均锚定50GW。实现目标,第四季度通威组件出货量需同比增长37%,正泰差距较大,但上升至TOP6或无悬念。
去年底,阿特斯将2024年组件出货量预期上调至42~47GW,但保利润原则之下,出货目标已下调至32~36GW。对比去年第四季度出货数据以及今年第四季度测算数据,阿特斯完成既定年度目标并无难度,稳健依旧。虽出货排名连年下滑,但今年一季度至三季度,阿特斯均保持了盈利节奏,特别是上半年,归母净利润同比大涨321.75%。
TOP8~TOP10,协鑫集成2024年组件年度出货目标22~24GW,或将大概率由去年的TOP10上升至TOP8。一道新能距离此前的年度组件出货目标25GW+差距较大,或面临赶超风险,其后则是东方日升、英利能源、横店东磁,“上车下车”均在一线之间。
当然,值得关注的还有企业的n型组件出货,这也是当下领跑排行榜的关键所在。从数据来看,n型组件出货占比均快速提升。
此外,技术硬实力,从企业公开信息来看,组件量产效率最高为24.8%。10月上旬,隆基发布Hi-MO X10分布式光伏新品,宣布电池量产效率超过26.6%,量产组件效率达24.8%。紧随其后,晶科推出第三代N型TOPCon Tiger Neo 3.0光伏组件,转换效率同样达到24.8%。异质结产线,东方日升异质结组件效率最高达24.7%,此前华晟新能源官宣,其喜马拉雅系列G12-132版型异质结光伏组件转换效率达到24.75%。
去年底,阿特斯将2024年组件出货量预期上调至42~47GW,但保利润原则之下,出货目标已下调至32~36GW。对比去年第四季度出货数据以及今年第四季度测算数据,阿特斯完成既定年度目标并无难度,稳健依旧。虽出货排名连年下滑,但今年一季度至三季度,阿特斯均保持了盈利节奏,特别是上半年,归母净利润同比大涨321.75%。
TOP8~TOP10,协鑫集成2024年组件年度出货目标22~24GW,或将大概率由去年的TOP10上升至TOP8。一道新能距离此前的年度组件出货目标25GW+差距较大,或面临赶超风险,其后则是东方日升、英利能源、横店东磁,“上车下车”均在一线之间。
当然,值得关注的还有企业的n型组件出货,这也是当下领跑排行榜的关键所在。从数据来看,n型组件出货占比均快速提升。
此外,技术硬实力,从企业公开信息来看,组件量产效率最高为24.8%。10月上旬,隆基发布Hi-MO X10分布式光伏新品,宣布电池量产效率超过26.6%,量产组件效率达24.8%。紧随其后,晶科推出第三代N型TOPCon Tiger Neo 3.0光伏组件,转换效率同样达到24.8%。异质结产线,东方日升异质结组件效率最高达24.7%,此前华晟新能源官宣,其喜马拉雅系列G12-132版型异质结光伏组件转换效率达到24.75%。
宏观政策
10月31日,生态环境部发布关于公开征求《废光伏设备回收处理污染控制技术规范(征求意见稿)》国家生态环境标准意见的通知。
文件指出,本标准规定了废光伏设备拆卸、收集、运输、贮存、拆解、综合利用和处置过程中污染控制技术要求。本标准适用于废光伏设备处理全过程的污染控制,可作为废光伏设备综合利用相关建设项目环境影响评价的建厂选址、工程建设、运行管理、竣工环境保护验收、排污许可管理、清洁生产审核等的技术参考。
光伏设备在生产、安装、维修等过程中产生的废弃零部件、边角余料等固体废物回收处理可参照本标准执行。
文件明确,处理企业应具备集中的运营场地,并实行封闭式规范管理。处理场地面积应不低于 20000 平方米,利用能力不宜低于 10000 吨/年。
行业聚焦
11月1日下午,郑州市政府新闻办隆重召开了2024金刚石产业大会新闻发布会,此次发布会旨在向公众和媒体详细介绍即将于11月7日至11日在郑州国际会展中心举办的2024金刚石产业大会的各项筹备情况及活动亮点,并就媒体关注问题答记者问。郑州市副市长胡军、河南省超硬材料协会秘书长李志宏、郑州高新区党工委副书记王德敏、中国地质大学郑州研究院副院长佘丁顺等领导嘉宾出席发布会。
中国超硬材料网记者从郑州市人民政府新闻办新闻发布会上获悉,本次金刚石产业大会由郑州市人民政府、九三学社河南省委员会共同主办,由郑州(国家)高新技术产业开发区管理委员会、河南省超硬材料协会、高性能工具全国重点实验室等承办,并得到了40余家国内外机构及科研院所的支持。大会以“汇聚产业链优势,培育新质生产力”为主题,将集聚政府领导、全球金刚石领域最具影响力的科学家、专家教授和企业家,共同探讨金刚石领域的技术前沿、产业趋势和热点问题。
郑州市人民政府副市长胡军在致辞中表示,人造钻石看中国,中国钻石看河南。郑州作为中国超硬材料行业的发源地、人才聚集区、科技创新中心和产业基地,拥有产业发展实力硬、科技创新实力硬、延链强链实力硬三大“硬”实力,形成了“技术研发、原料及辅料生产、生产设备制造、超硬材料合成、超硬材料制品及应用”集中完善的全产业链条。
未来,郑州市将持续加大对金刚石产业的支持力度,巩固扩大各项优势,做大市场,育强龙头,优化链条,厚植生产、加工、鉴定、展示、交易等全生态体系,加快形成“买钻石到郑州”的地理标识,加快建成全国具有重要影响力的培育钻石制造交易中心。
河南省超硬材料协会秘书长李志宏介绍了金刚石产业大会的背景、意义、去年成果及今年筹备情况。他指出,自1963年中国首颗人造金刚石诞生以来,历经六十多年的蓬勃发展,中国超硬材料产业已在全球市场中独占鳌头。河南作为这一产业的摇篮与高地,凭借其深厚的产业积淀、卓越的创新能力与丰富的人才资源,闪耀于全球超硬材料版图之上。这里的人造金刚石产量稳居全国八成,享有“世界第一从河南来”的美誉。
此次2024金刚石产业大会的宗旨是:汇聚产业链优势,培育新质生产力,推动行业高质量发展!大会将围绕金刚石产业展开一系列丰富多彩的活动,除主旨报告会和6个专业性分会场活动外,还将举办培育钻石展、培育钻石电商节、2024国际培育钻石设计大赛、郑州市培育钻石技能大赛等活动,构建“一会、一展、一节、双赛”的全景式盛会框架。不仅是一次提升产业影响力、生产力的大会,更是一次展示行业风采、共谋未来发展的盛会。
在记者问答环节,郑州高新区党工委副书记王德敏、河南省超硬材料协会秘书长李志宏、中国地质大学郑州研究院副院长佘丁顺分别就郑州高新区近年来对金刚石产业的具体支持措施、郑州高新区为2024金刚石产业大会做的保障工作、河南省超硬材料协会未来发展路径、中国地质大学郑州研究院在金刚石领域的科研投入力度、科技成果转化进程等进行了全面详细的解答。并表示,将努力引导金刚石行业良性有序竞争,推动产业高质量发展,全力以赴做好大会的各项服务工作,为全球金刚石产业的未来发展描绘出一幅宏伟蓝图。
据了解,2024金刚石产业大会还将携手第十六届郑州国际汽车展览会暨新能源·智能网联汽车展览会,共同打造新消费场景,为消费者带来更加丰富的体验。同时,2024培育钻石电商节将签约明星艺人,搭建线上展销平台,实现7*24小时直播,举办电商节开幕式、粉丝见面会等线下推广活动,全方位打造一场面向终端消费者的电商庆典。此外,大会期间还将发放培育钻石消费券,让消费者共享产业发展的红利,尽情体验“克拉自由”的喜悦。
此次新闻发布会的召开,标志着2024金刚石产业大会已进入倒计时阶段。让我们相约郑州,一同探索金刚石的奥秘,共同见证河南新质生产力的超硬力量!
作为中国超硬材料行业的发源地、人才聚集区、科技创新中心和产业基地,拥有产业发展实力硬、科技创新实力硬、延链强链实力硬三大“硬”实力,形成了“技术研发、原料及辅料生产、生产设备制造、超硬材料合成、超硬材料制品及应用”集中完善的全产业链条。
未来,郑州市将持续加大对金刚石产业的支持力度,巩固扩大各项优势,做大市场,育强龙头,优化链条,厚植生产、加工、鉴定、展示、交易等全生态体系,加快形成“买钻石到郑州”的地理标识,加快建成全国具有重要影响力的培育钻石制造交易中心。
河南省超硬材料协会秘书长李志宏介绍了金刚石产业大会的背景、意义、去年成果及今年筹备情况。他指出,自1963年中国首颗人造金刚石诞生以来,历经六十多年的蓬勃发展,中国超硬材料产业已在全球市场中独占鳌头。河南作为这一产业的摇篮与高地,凭借其深厚的产业积淀、卓越的创新能力与丰富的人才资源,闪耀于全球超硬材料版图之上。这里的人造金刚石产量稳居全国八成,享有“世界第一从河南来”的美誉。
此次2024金刚石产业大会的宗旨是:汇聚产业链优势,培育新质生产力,推动行业高质量发展!大会将围绕金刚石产业展开一系列丰富多彩的活动,除主旨报告会和6个专业性分会场活动外,还将举办培育钻石展、培育钻石电商节、2024国际培育钻石设计大赛、郑州市培育钻石技能大赛等活动,构建“一会、一展、一节、双赛”的全景式盛会框架。不仅是一次提升产业影响力、生产力的大会,更是一次展示行业风采、共谋未来发展的盛会。
在记者问答环节,郑州高新区党工委副书记王德敏、河南省超硬材料协会秘书长李志宏、中国地质大学郑州研究院副院长佘丁顺分别就郑州高新区近年来对金刚石产业的具体支持措施、郑州高新区为2024金刚石产业大会做的保障工作、河南省超硬材料协会未来发展路径、中国地质大学郑州研究院在金刚石领域的科研投入力度、科技成果转化进程等进行了全面详细的解答。并表示,将努力引导金刚石行业良性有序竞争,推动产业高质量发展,全力以赴做好大会的各项服务工作,为全球金刚石产业的未来发展描绘出一幅宏伟蓝图。
据了解,2024金刚石产业大会还将携手第十六届郑州国际汽车展览会暨新能源·智能网联汽车展览会,共同打造新消费场景,为消费者带来更加丰富的体验。同时,2024培育钻石电商节将签约明星艺人,搭建线上展销平台,实现7*24小时直播,举办电商节开幕式、粉丝见面会等线下推广活动,全方位打造一场面向终端消费者的电商庆典。此外,大会期间还将发放培育钻石消费券,让消费者共享产业发展的红利,尽情体验“克拉自由”的喜悦。
此次新闻发布会的召开,标志着2024金刚石产业大会已进入倒计时阶段。让我们相约郑州,一同探索金刚石的奥秘,共同见证河南新质生产力的超硬力量!
在记者问答环节,郑州高新区党工委副书记王德敏、河南省超硬材料协会秘书长李志宏、中国地质大学郑州研究院副院长佘丁顺分别就郑州高新区近年来对金刚石产业的具体支持措施、郑州高新区为2024金刚石产业大会做的保障工作、河南省超硬材料协会未来发展路径、中国地质大学郑州研究院在金刚石领域的科研投入力度、科技成果转化进程等进行了全面详细的解答。并表示,将努力引导金刚石行业良性有序竞争,推动产业高质量发展,全力以赴做好大会的各项服务工作,为全球金刚石产业的未来发展描绘出一幅宏伟蓝图。
据了解,2024金刚石产业大会还将携手第十六届郑州国际汽车展览会暨新能源·智能网联汽车展览会,共同打造新消费场景,为消费者带来更加丰富的体验。同时,2024培育钻石电商节将签约明星艺人,搭建线上展销平台,实现7*24小时直播,举办电商节开幕式、粉丝见面会等线下推广活动,全方位打造一场面向终端消费者的电商庆典。此外,大会期间还将发放培育钻石消费券,让消费者共享产业发展的红利,尽情体验“克拉自由”的喜悦。
此次新闻发布会的召开,标志着2024金刚石产业大会已进入倒计时阶段。让我们相约郑州,一同探索金刚石的奥秘,共同见证河南新质生产力的超硬力量!
技术前沿
随着现代电子设备(包括计算、5G/6G、电池和电力电子设备)的不断微型化、集成化和高性能化,功率密度的不断增加导致设备通道中出现严重的焦耳热和高温。随之而来的是性能下降和器件失效 。高效散热正成为电子产品中的一个重要问题。为缓解这一问题,在电子器件上集成先进的热管理材料可显著提高其散热能力。
金刚石具有优异的热性能,在所有块状材料中具有最高的各向同性热导率(k= 2300W/mK),并且在室温下具有超低的热膨胀系数(CTE=1ppm/K)。金刚石颗粒增强铜基体(金刚石/铜)复合材料作为新一代热管理材料,因其潜在的高k值和可调CTE而受到极大关注 。然而,金刚石和铜在许多性能上存在明显的不匹配,包括但不限于CTE(数量级上的明显差异,如图 (a)所示)和化学亲和性(互不固溶,不发生化学反应 ,如图 (b)所示)。
这些不匹配不可避免地造成了金刚石/铜复合材料在高温制造或集成过程中固有的低结合强度和金刚石/铜界面的高热应力。因此,金刚石/铜复合材料不可避免地会遇到界面开裂问题,热传导性能也会大大降低(当金刚石和铜直接结合时,其k值甚至比纯铜还要低得多(< 200W/mK))。
目前,主要的改进方法是通过金属合金化或表面金属化对金刚石/金刚石界面进行化学改性。在界面上形成的过渡夹层将提高界面结合力,而相对较厚的夹层更有利于承受界面开裂。如参考文献所述,要达到粘合效果,夹层的厚度需要数百纳米甚至微米。然而,金刚石/铜界面上的过渡中间层,如碳化物(TiC、ZrC、Cr3C2 等),具有较低的本征热导率(<25W/mK,比金刚石或铜小几个数量级)。从提高界面散热效率的角度来看,必须尽量减小过渡夹层的厚度,因为根据热阻序列模型,界面热导率(G铜-金刚石)与夹层厚度(d)成反比关系:
相对较厚的过渡中间层有利于提高金刚石/金刚石界面的界面结合力,但中间层本身热阻过大不利于界面传热。因此,整合金刚石和铜的一个重大挑战是在采用界面改性方法时,既要保持较高的界面结合强度,又不能过度引入界面热阻。
界面的化学状态决定了异质材料之间的界面结合强度。例如,化学键远高于范德华力或氢键。另一方面,界面两侧的热膨胀不匹配(其中T分别指 CTE 和温度)是决定金刚石/铜复合材料界面结合力的另一个关键因素。如上图 (a)所示,金刚石和铜的热膨胀系数在数量级上存在明显差异。
一般来说,热膨胀不匹配一直是影响许多复合材料性能的关键因素,这是因为冷却过程中填料周围的位错密度会显著增加,尤其是在非金属填料增强的金属基复合材料中,如AlN/Al复合材料、TiB2/Mg复合材料、SiC/Al复合材料和本文研究的金刚石/铜复合材料。同时,金刚石/铜复合材料的制备温度较高,在传统工艺中通常大于 900°C。明显的热膨胀不匹配很容易在金刚石/铜界面的拉伸状态下产生热应力,导致界面粘附力急剧下降,甚至界面失效 。
也就是说,界面化学状态决定了界面结合强度的理论潜力,而热失配决定了高温制备复合材料后界面结合强度的下降程度。因此,最终的界面结合力是上述两个因素博弈的结果。然而,目前大多数研究都侧重于通过调整界面的化学状态来提高界面结合强度,例如通过过渡夹层的类型、厚度和形态来提高界面结合强度。而界面上严重的热失配导致的界面结合强度下降还没有引起足够的重视。
具体实验
如下图(a)所示,制备过程包括三个主要阶段。首先,通过射频磁控溅射沉积法在 500°C下在金刚石颗粒(型号:HHD90,目数:60/70,中国河南黄河旋风股份有限公司)表面沉积标称厚度为70nm的超薄Ti涂层。采用高纯度钛板(纯度:99.99%)作为钛靶(源材料),氩气(纯度:99.995%)作为溅射气体。通过控制沉积时间来控制钛涂层的厚度。在沉积过程中,采用了基片旋转技术,使金刚石颗粒的所有面都暴露在溅射气氛中,并将Ti元素均匀地沉积在金刚石颗粒的所有表面平面上(主要包括两种刻面:(001) 和 (111))。其次,在湿法混合过程中加入10wt% 的酒精,使金刚石颗粒均匀分布在铜基体中。纯铜粉(纯度:99.85wt%,粒度:5∼20μm,中国中诺先进材料技术有限公司)和优质单晶金刚石颗粒分别用作基体(55vol%)和增强体(45vol%)。最后,用10-4Pa的高真空去除预压复合材料中的酒精,然后用粉末冶金法(火花等离子烧结,SPS)将铜和金刚石复合材料致密化。
一般来说,热膨胀不匹配一直是影响许多复合材料性能的关键因素,这是因为冷却过程中填料周围的位错密度会显著增加,尤其是在非金属填料增强的金属基复合材料中,如AlN/Al复合材料、TiB2/Mg复合材料、SiC/Al复合材料和本文研究的金刚石/铜复合材料。同时,金刚石/铜复合材料的制备温度较高,在传统工艺中通常大于 900°C。明显的热膨胀不匹配很容易在金刚石/铜界面的拉伸状态下产生热应力,导致界面粘附力急剧下降,甚至界面失效 。
也就是说,界面化学状态决定了界面结合强度的理论潜力,而热失配决定了高温制备复合材料后界面结合强度的下降程度。因此,最终的界面结合力是上述两个因素博弈的结果。然而,目前大多数研究都侧重于通过调整界面的化学状态来提高界面结合强度,例如通过过渡夹层的类型、厚度和形态来提高界面结合强度。而界面上严重的热失配导致的界面结合强度下降还没有引起足够的重视。
具体实验
如下图(a)所示,制备过程包括三个主要阶段。首先,通过射频磁控溅射沉积法在 500°C下在金刚石颗粒(型号:HHD90,目数:60/70,中国河南黄河旋风股份有限公司)表面沉积标称厚度为70nm的超薄Ti涂层。采用高纯度钛板(纯度:99.99%)作为钛靶(源材料),氩气(纯度:99.995%)作为溅射气体。通过控制沉积时间来控制钛涂层的厚度。在沉积过程中,采用了基片旋转技术,使金刚石颗粒的所有面都暴露在溅射气氛中,并将Ti元素均匀地沉积在金刚石颗粒的所有表面平面上(主要包括两种刻面:(001) 和 (111))。其次,在湿法混合过程中加入10wt% 的酒精,使金刚石颗粒均匀分布在铜基体中。纯铜粉(纯度:99.85wt%,粒度:5∼20μm,中国中诺先进材料技术有限公司)和优质单晶金刚石颗粒分别用作基体(55vol%)和增强体(45vol%)。最后,用10-4Pa的高真空去除预压复合材料中的酒精,然后用粉末冶金法(火花等离子烧结,SPS)将铜和金刚石复合材料致密化。
具体实验
如下图(a)所示,制备过程包括三个主要阶段。首先,通过射频磁控溅射沉积法在 500°C下在金刚石颗粒(型号:HHD90,目数:60/70,中国河南黄河旋风股份有限公司)表面沉积标称厚度为70nm的超薄Ti涂层。采用高纯度钛板(纯度:99.99%)作为钛靶(源材料),氩气(纯度:99.995%)作为溅射气体。通过控制沉积时间来控制钛涂层的厚度。在沉积过程中,采用了基片旋转技术,使金刚石颗粒的所有面都暴露在溅射气氛中,并将Ti元素均匀地沉积在金刚石颗粒的所有表面平面上(主要包括两种刻面:(001) 和 (111))。其次,在湿法混合过程中加入10wt% 的酒精,使金刚石颗粒均匀分布在铜基体中。纯铜粉(纯度:99.85wt%,粒度:5∼20μm,中国中诺先进材料技术有限公司)和优质单晶金刚石颗粒分别用作基体(55vol%)和增强体(45vol%)。最后,用10-4Pa的高真空去除预压复合材料中的酒精,然后用粉末冶金法(火花等离子烧结,SPS)将铜和金刚石复合材料致密化。
在SPS制备过程中,我们创新性地提出了低温高压(LTHP)烧结工艺,并将其与超薄涂层(70nm)的界面改性相结合。为了减少涂层本身热阻的引入,这项工作采用了超薄界面改性层(70nm)。为了进行比较,我们还使用传统的高温低压(HTLP)烧结工艺制备了复合材料。HTLP烧结工艺是一种传统的配方,在之前报道的作品中被广泛用于将金刚石和铜集成到致密复合材料中。这种HTLP工艺通常使用 > 900°C 的高烧结温度(接近铜的熔点)和∼50MPa的低烧结压力。然而,在我们建议的LTHP工艺中,烧结温度设计为600°C,远低于铜的熔点。同时,通过用硬质合金模具取代传统的石墨模具,烧结压力可大幅提高至300兆帕。上述两种工艺的烧结时间均为10分钟。在补充材料中,我们对优化 LTHP 工艺参数进行了补充说明。不同工艺(LTHP和HTLP)的详细实验参数见上图(b)。
结论
以上研究旨在克服这些挑战,并阐明改善金刚石/铜复合材料热传输性能的机制。
1、开发了一种新的集成策略,将超薄界面改性与LTHP烧结工艺相结合。所获得的金刚石/铜复合材料实现了763W/mK的高k值,CTE值小于10ppm/K。同时,在金刚石体积分数较低(45%,而传统粉末冶金工艺为50%-70%)的情况下也能获得较高的k值,这意味着通过减少金刚石填料的含量可以大幅降低成本。
2、通过提出的策略,精细的界面结构被表征为金刚石/TiC/CuTi2/Cu 层状结构,这大大减少了过渡层间厚度,使其达到∼100nm,远小于以前使用的几百纳米甚至几微米。然而,由于制备过程中热应力破坏的减少,界面键合强度仍然提高到共价键水平,界面键合能为3.661J/m2。
3、由于厚度超薄,精心制作的金刚石/铜界面过渡夹层具有较低的热阻。同时,MD 和Ab-initio模拟结果表明,金刚石/碳化钛界面具有良好的声子特性匹配,并具有出色的传热能力(G> 800MW/m2K)。因此,两种可能的传热瓶颈已不再是金刚石/铜界面的限制因素。
4、界面结合强度有效提高到共价键水平。然而,界面传热能力(G= 93.5MW/m2K)并没有受到影响,从而在两个关键因素之间实现了极佳的平衡。分析表明,这两个关键因素的同时改善是金刚石/铜复合材料具有优异热传导性能的原因。
熔点)和∼50MPa的低烧结压力。
结论
1、开发了一种新的集成策略,将超薄界面改性与LTHP烧结工艺相结合。所获得的金刚石/铜复合材料实现了763W/mK的高k值,CTE值小于10ppm/K。同时,在金刚石体积分数较低(45%,而传统粉末冶金工艺为50%-70%)的情况下也能获得较高的k值,这意味着通过减少金刚石填料的含量可以大幅降低成本。2、通过提出的策略,精细的界面结构被表征为金刚石/TiC/CuTi2/Cu 层状结构,这大大减少了过渡层间厚度,使其达到∼100nm,远小于以前使用的几百纳米甚至几微米。然而,由于制备过程中热应力破坏的减少,界面键合强度仍然提高到共价键水平,界面键合能为3.661J/m2。3、由于厚度超薄,精心制作的金刚石/铜界面过渡夹层具有较低的热阻。同时,MD 和Ab-initio模拟结果表明,金刚石/碳化钛界面具有良好的声子特性匹配,并具有出色的传热能力(G> 800MW/m2K)。因此,两种可能的传热瓶颈已不再是金刚石/铜界面的限制因素。4、界面结合强度有效提高到共价键水平。然而,界面传热能力(G= 93.5MW/m2K)并没有受到影响,从而在两个关键因素之间实现了极佳的平衡。分析表明,这两个关键因素的同时改善是金刚石/铜复合材料具有优异热传导性能的原因。
专业评论
近日,上海有色网公开信息显示,从主要厂商开工率来看,目前P型电池退坡出清加速,N型市占率已达80%,BC电池片产能已从2022年底的5GW增长至目前的53GW,预计未来组件产能增长主要依靠新技术如BC技术带动。2024年-2027年光伏电池整体扩产速度放缓,PERC产能将逐步被市场淘汰,未来产能增量主要来自于HJT和XBC,五年间1400GW总电池产能将成为峰值。XBC作为N型晶硅电池效率中的“王牌”,市场期待值在2023年四季度中大幅提升,动摇了不少电池厂家对于产能的规划,原规划TOPCon与HJT电池路线的产能布局中陆续计划投资XBC电池。
供应侧产能的悄然变化,主要基于产业供需的变化。从2023年四季度延续到2025年年中,电池市场累库风险较大,而2025年下半年-2026年预计为电池市场的去库存周期,2024年高涨的库存需要拉长时间年限来消化,2026年往后新一轮电池技术革命开启,2027年扩产带来新的增量。而产业链过剩的突出矛盾,价格激荡的程度,都远超市场预期,故此制造端需要提前布局“进可攻退可守”的产能计划,由此导致分析机构做出BC产能激增的预测。另一方面,需求侧的场景细分已成为行业不争的事实,谁能率先实现客户更高增益的场景化产品,就意味着谁就是通过技术革新引领产业革命的领导者。
“山地光伏在我国分布广泛,因土地资源紧缺、地形复杂且分散,面临工程难度大、单瓦投资成本高、发电量低、电站可靠性低和运维困难等一系列问题。”中能建广东省电力设计院设计总工程师章正传表示:“针对山地场景对不同类型组件进行测算,得出BC组件较常规TOPCon组件,装机量可提升5.8%,BOS成本和EPC总价降低0.116元/W,首年发电量提升7.1%,25年发电量提升7.7%。”
无独有偶,针对山地电站,从电站设计角度及经济性出发,中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司新能源院专业总工程师张箭指出,转换效率更高的组件经济性更优,BC量产效率可达24%以上,功率、效率更高,电站建设时占地少、工程量小。中国能源建设集团云南省电力设计院电源公司土建部主任宋宁表示,BC电池转换极限效率29.1%,衰减率低,抗阴影能力强,具有很好的推广应用前景。
近两年,近海光伏得益于利好政策的驱动,发展迅速,亟需先进电池技术降本增效,提升项目收益率。山东电力工程咨询院有限公司海洋工程部技术部副主任设计师孟庆飞,以滩涂光伏和近海光伏为例进行测算。在相同100兆瓦的装机容量下,采用BC组件,相较TOPCon组件,成本可以降低6%,发电量增加约2.5%。他表示,在土地、用海成本较高和支架基础成本较高的场区,采用BC组件可以较好地降低工程成本,并有较好的发电量,项目整体收益比较明显。
沙戈荒类光伏项目是“十四五”期间新增光伏装机的主力军,这些项目装机规模大、占地面积广,且对生态修复具有重要意义。内蒙古电力勘察设计院能源规划中心总工程师徐广瑞在报告中指出,BC组件效率高达24.2%及以上,经年衰减低至0.35%,在沙戈荒项目中对比其他产品可节省6%的土地面积、材料成本及施工成本,有效降低初始投资。相同土地面积时,可提升6%的组件装机量,在初始投资变化不大的情况下,可提升6%的发电量收益,大幅度提升电站收益率。
平地光伏项目在国内面临的土地资源限制较多,需要在政策允许的范围内,合理规划和利用土地资源。宁夏回族自治区电力设计院副总工程师郭海斌对平地光伏电站进行测算,指出在同等土地面积下,BC组件较常规N型TOPCon组件装机量提升6%,光伏区总造价降低0.0803元/W,25年全生命周期发电量提升3.3%,税后IRR净增加0.26%。
近几年,国家对土地资源管理加强,光伏用地政策进一步收紧;此外,随着光伏装机规模的提升,剩余可用于安装光伏的土地资源日益减少,光伏电站投资土地难的问题已是公开的难题。各大设计院对不同类别光伏场景的专业测算,最终均指向土地资源的集约化利用,相同装机容量,选用转换效率更高的BC组件可节约土地6%左右,这对光伏投资来讲意味着可以大幅度降低土地使用成本,提高项目的经济性。
8月15日,华能集团2024年光伏组件(第二批)框架协议采购招标公布,协议预估采购总容量15GW。其中3标段为1GW的BC组件,这是五大六小能源集团首次单独开辟BC标段,被业内视为BC技术路线打开国内集中式光伏电站市场的重要节点。此后,国内大型发电集团中国华电、广州发展、国家电投、粤水电等企业纷纷发布BC集采标段,总规模超5GW。据公开数据显示,据不完全统计,9月集中式组件招投标开标的N型组件均价降至0.707元/W,较年初下降24%。近期华润1GW光伏组件集采招标项目开标价集中在0.62-0.70元/W,最低价已达到0.6229元/W,而BC组件报价均高于TOPCon组件。如粤水电4GW光伏组件招标项目,BC组件投标均价较TOPCon组件高21%;无独有偶,中国华能集团有限公司2024年光伏组件(第二批)框架协议采购项目,标段3(BC组件)投标均价较标段1(TOPCon组件)高22%。
更高增益的产品量产必然加速落后产能的出清,场景适配性与收益率提升,必然引发需求量的增多,高于成本有溢价空间的合同标的,必然会促使制造企业加大研发投入,不断优化产品品质,良性的供需关系才是促进产业高质量发展的密钥。
2024年6月,《光伏产业专利发展年度报告(2024)》报告中指出,BC领域全球专利申请了排名前十五的创新企业,有七家中国企业,分别为隆基绿能、爱旭、国家电投、阿特斯、江苏日托、中来股份、晶科能源。制造企业悄然改变产能布局也自不足为奇,供需的杠杆已然撬动,做好技术革新储备的企业必然会投出自己的一票。
高增益的场景化产品,就意味着谁就是通过技术革新引领产业革命的领导者。
“山地光伏在我国分布广泛,因土地资源紧缺、地形复杂且分散,面临工程难度大、单瓦投资成本高、发电量低、电站可靠性低和运维困难等一系列问题。”中能建广东省电力设计院设计总工程师章正传表示:“针对山地场景对不同类型组件进行测算,得出BC组件较常规TOPCon组件,装机量可提升5.8%,BOS成本和EPC总价降低0.116元/W,首年发电量提升7.1%,25年发电量提升7.7%。”
无独有偶,针对山地电站,从电站设计角度及经济性出发,中国电建集团昆明勘测设计研究院有限公司新能源院专业总工程师张箭指出,转换效率更高的组件经济性更优,BC量产效率可达24%以上,功率、效率更高,电站建设时占地少、工程量小。中国能源建设集团云南省电力设计院电源公司土建部主任宋宁表示,BC电池转换极限效率29.1%,衰减率低,抗阴影能力强,具有很好的推广应用前景。
近两年,近海光伏得益于利好政策的驱动,发展迅速,亟需先进电池技术降本增效,提升项目收益率。山东电力工程咨询院有限公司海洋工程部技术部副主任设计师孟庆飞,以滩涂光伏和近海光伏为例进行测算。在相同100兆瓦的装机容量下,采用BC组件,相较TOPCon组件,成本可以降低6%,发电量增加约2.5%。他表示,在土地、用海成本较高和支架基础成本较高的场区,采用BC组件可以较好地降低工程成本,并有较好的发电量,项目整体收益比较明显。
沙戈荒类光伏项目是“十四五”期间新增光伏装机的主力军,这些项目装机规模大、占地面积广,且对生态修复具有重要意义。内蒙古电力勘察设计院能源规划中心总工程师徐广瑞在报告中指出,BC组件效率高达24.2%及以上,经年衰减低至0.35%,在沙戈荒项目中对比其他产品可节省6%的土地面积、材料成本及施工成本,有效降低初始投资。相同土地面积时,可提升6%的组件装机量,在初始投资变化不大的情况下,可提升6%的发电量收益,大幅度提升电站收益率。
平地光伏项目在国内面临的土地资源限制较多,需要在政策允许的范围内,合理规划和利用土地资源。宁夏回族自治区电力设计院副总工程师郭海斌对平地光伏电站进行测算,指出在同等土地面积下,BC组件较常规N型TOPCon组件装机量提升6%,光伏区总造价降低0.0803元/W,25年全生命周期发电量提升3.3%,税后IRR净增加0.26%。
近几年,国家对土地资源管理加强,光伏用地政策进一步收紧;此外,随着光伏装机规模的提升,剩余可用于安装光伏的土地资源日益减少,光伏电站投资土地难的问题已是公开的难题。各大设计院对不同类别光伏场景的专业测算,最终均指向土地资源的集约化利用,相同装机容量,选用转换效率更高的BC组件可节约土地6%左右,这对光伏投资来讲意味着可以大幅度降低土地使用成本,提高项目的经济性。
8月15日,华能集团2024年光伏组件(第二批)框架协议采购招标公布,协议预估采购总容量15GW。其中3标段为1GW的BC组件,这是五大六小能源集团首次单独开辟BC标段,被业内视为BC技术路线打开国内集中式光伏电站市场的重要节点。此后,国内大型发电集团中国华电、广州发展、国家电投、粤水电等企业纷纷发布BC集采标段,总规模超5GW。据公开数据显示,据不完全统计,9月集中式组件招投标开标的N型组件均价降至0.707元/W,较年初下降24%。近期华润1GW光伏组件集采招标项目开标价集中在0.62-0.70元/W,最低价已达到0.6229元/W,而BC组件报价均高于TOPCon组件。如粤水电4GW光伏组件招标项目,BC组件投标均价较TOPCon组件高21%;无独有偶,中国华能集团有限公司2024年光伏组件(第二批)框架协议采购项目,标段3(BC组件)投标均价较标段1(TOPCon组件)高22%。
更高增益的产品量产必然加速落后产能的出清,场景适配性与收益率提升,必然引发需求量的增多,高于成本有溢价空间的合同标的,必然会促使制造企业加大研发投入,不断优化产品品质,良性的供需关系才是促进产业高质量发展的密钥。
2024年6月,《光伏产业专利发展年度报告(2024)》报告中指出,BC领域全球专利申请了排名前十五的创新企业,有七家中国企业,分别为隆基绿能、爱旭、国家电投、阿特斯、江苏日托、中来股份、晶科能源。制造企业悄然改变产能布局也自不足为奇,供需的杠杆已然撬动,做好技术革新储备的企业必然会投出自己的一票。
沙戈荒类光伏项目是“十四五”期间新增光伏装机的主力军,这些项目装机规模大、占地面积广,且对生态修复具有重要意义。内蒙古电力勘察设计院能源规划中心总工程师徐广瑞在报告中指出,BC组件效率高达24.2%及以上,经年衰减低至0.35%,在沙戈荒项目中对比其他产品可节省6%的土地面积、材料成本及施工成本,有效降低初始投资。相同土地面积时,可提升6%的组件装机量,在初始投资变化不大的情况下,可提升6%的发电量收益,大幅度提升电站收益率。
平地光伏项目在国内面临的土地资源限制较多,需要在政策允许的范围内,合理规划和利用土地资源。宁夏回族自治区电力设计院副总工程师郭海斌对平地光伏电站进行测算,指出在同等土地面积下,BC组件较常规N型TOPCon组件装机量提升6%,光伏区总造价降低0.0803元/W,25年全生命周期发电量提升3.3%,税后IRR净增加0.26%。
近几年,国家对土地资源管理加强,光伏用地政策进一步收紧;此外,随着光伏装机规模的提升,剩余可用于安装光伏的土地资源日益减少,光伏电站投资土地难的问题已是公开的难题。各大设计院对不同类别光伏场景的专业测算,最终均指向土地资源的集约化利用,相同装机容量,选用转换效率更高的BC组件可节约土地6%左右,这对光伏投资来讲意味着可以大幅度降低土地使用成本,提高项目的经济性。
8月15日,华能集团2024年光伏组件(第二批)框架协议采购招标公布,协议预估采购总容量15GW。其中3标段为1GW的BC组件,这是五大六小能源集团首次单独开辟BC标段,被业内视为BC技术路线打开国内集中式光伏电站市场的重要节点。此后,国内大型发电集团中国华电、广州发展、国家电投、粤水电等企业纷纷发布BC集采标段,总规模超5GW。据公开数据显示,据不完全统计,9月集中式组件招投标开标的N型组件均价降至0.707元/W,较年初下降24%。近期华润1GW光伏组件集采招标项目开标价集中在0.62-0.70元/W,最低价已达到0.6229元/W,而BC组件报价均高于TOPCon组件。如粤水电4GW光伏组件招标项目,BC组件投标均价较TOPCon组件高21%;无独有偶,中国华能集团有限公司2024年光伏组件(第二批)框架协议采购项目,标段3(BC组件)投标均价较标段1(TOPCon组件)高22%。
更高增益的产品量产必然加速落后产能的出清,场景适配性与收益率提升,必然引发需求量的增多,高于成本有溢价空间的合同标的,必然会促使制造企业加大研发投入,不断优化产品品质,良性的供需关系才是促进产业高质量发展的密钥。
2024年6月,《光伏产业专利发展年度报告(2024)》报告中指出,BC领域全球专利申请了排名前十五的创新企业,有七家中国企业,分别为隆基绿能、爱旭、国家电投、阿特斯、江苏日托、中来股份、晶科能源。制造企业悄然改变产能布局也自不足为奇,供需的杠杆已然撬动,做好技术革新储备的企业必然会投出自己的一票。
8月15日,华能集团2024年光伏组件(第二批)框架协议采购招标公布,协议预估采购总容量15GW。其中3标段为1GW的BC组件,这是五大六小能源集团首次单独开辟BC标段,被业内视为BC技术路线打开国内集中式光伏电站市场的重要节点。此后,国内大型发电集团中国华电、广州发展、国家电投、粤水电等企业纷纷发布BC集采标段,总规模超5GW。据公开数据显示,据不完全统计,9月集中式组件招投标开标的N型组件均价降至0.707元/W,较年初下降24%。近期华润1GW光伏组件集采招标项目开标价集中在0.62-0.70元/W,最低价已达到0.6229元/W,而BC组件报价均高于TOPCon组件。如粤水电4GW光伏组件招标项目,BC组件投标均价较TOPCon组件高21%;无独有偶,中国华能集团有限公司2024年光伏组件(第二批)框架协议采购项目,标段3(BC组件)投标均价较标段1(TOPCon组件)高22%。
更高增益的产品量产必然加速落后产能的出清,场景适配性与收益率提升,必然引发需求量的增多,高于成本有溢价空间的合同标的,必然会促使制造企业加大研发投入,不断优化产品品质,良性的供需关系才是促进产业高质量发展的密钥。
2024年6月,《光伏产业专利发展年度报告(2024)》报告中指出,BC领域全球专利申请了排名前十五的创新企业,有七家中国企业,分别为隆基绿能、爱旭、国家电投、阿特斯、江苏日托、中来股份、晶科能源。制造企业悄然改变产能布局也自不足为奇,供需的杠杆已然撬动,做好技术革新储备的企业必然会投出自己的一票。
展会时间:2025/4/21---2025/4/23
展会地点:南京国际展览中心 南京市龙蟠路88号
主办单位:金浪国际会展集团
展品范围:
动力电池:各类方型、圆柱、软包锂离子动力电池、电芯、动力电池模组与PACK,固态电池,超级电容器,钠电池,空气电池以及动力电池梯次利用、回收及拆解技术等。
压缩空气储能、飞轮储能、抽水蓄能等技术及材料、储能集装箱、户用储能、集成式工商业储能柜、移动储能车、便携式储能以及1GBT、功率模组、储能逆变器、储能电池、BMS、EMS、储能安全消防设备、配电设备、集散控制系统、远程测控设备、换热器设备、工业控制器。
微电网、用户侧储能、户用储能系统、军用储能系统、电网侧规模化储能系统、并网逆变器、调峰电站、调频电站、火电储能联合调频系统、通讯基站储能、数据中心电源、UPS电源、移动电源等储能电源
光伏系统及组件设备、风电系统及组件及配套设备;电动汽车储充换电站、车电互联、光储充一体化解决方案
会议直达:第20届中国(南京)国际电池及储能技术展览会
邮箱:hycydt123@163.com
地址:山西省阳泉市矿区桃北西街2号
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