电池片3.0代:HIT如何成为未来电池“基底”

光伏行业中,电池片“实验室技术”的产业化拥有丰富的理论基础及实战经验,光伏转换效率依然有翻倍空间。美国国家可再生能源实验室(NREL)是光伏世界各类产品效率比拼最权威的平台机构,2020年1月这家在业内声名显赫的实验室发布了一份报告,这份报告中有一张1976年到现在的一系列光伏技术研究电池的最高确认
Admin     2020-2-24 15:47:35
  光伏行业中,电池片“实验室技术”的产业化拥有丰富的理论基础及实战经验,光伏转换效率依然有翻倍空间。美国国家可再生能源实验室(NREL)是光伏世界各类产品效率比拼最权威的平台机构,2020年1月这家在业内声名显赫的实验室发布了一份报告,这份报告中有一张1976年到现在的一系列光伏技术研究电池的最高确认转换效率图表,从这张表上可以看到太阳能电池技术发展最前沿的科研成果。

  在NREL发布的太阳能电池效率图表中,晶体硅电池技术、薄膜技术和新兴光电技术是最为人所关注的四类效率曲线,目前光伏产业中能够实现产业化应用的技术均出自这四类电池技术,分别用紫色、绿色、蓝色和橙色区分。紫色为多结电池是目前实验室中可实现转化效率最高的路线,也是未来产业化的主要方向;蓝色为晶硅太阳能电池技术路线,BSF、PERC、IBC、HJT(异质结)均属于此路线,目前95%的光伏市场份额被晶硅太阳能电池所占据;绿色为薄膜电池,是未来光伏建筑一体化应用的主要研发方向;橙色为有机体电池,以钙钛矿电池为代表,未来将实现极致成本优化,而接下来最直接的应用则是可以与HJT异质结电池结合,升级成为叠层电池,即升级为紫色路线。



  电池片3.0代:HJT(异质结)不远,成本降幅可期


  异质结电池兼顾蓝色与紫色研发路线,异质结为未来电池的“基底”。一方面,采用IBC与HJT技术结合的HBC技术可以使电池效率进一步提升,日本松下和夏普公司目前取得了25.6%和25.1%的电池效率,这将成为未来IBC电池的重要方向。
  另一方面,目前实验室报道的最优的晶硅太阳能电池的光电转化效率已经达到26.6%,非常接近它的理论光电转化效率极限29.4%,而异质结可为叠层电池做基础,可以突破30%转化效率理论限制。目前,叠层电池实验室研发已经取得重要进展,其中,中国科学院大连化学物理研究所目前通过将半透明钙钛矿电池与高效硅异质结薄膜电池结合,组成光电转化效率达到27.0%的钙钛矿硅叠层太阳能电池。

  综上所述,HJT与IBC电池结合可生产HBC电池,效率可提高至25%以上,且生产设备可在异质结(HJT)的生产线基础上进行改造;未来叠层电池,异质结与钙钛矿的叠层电池目前被证明是最可能产业化的方向,且可以基于异质结电池向双结电池甚至多结电池进发。



  3代异质结电池属性各方面领先现有电池。


  异质结电池作为第3代电池,具有结构简单、工艺温度低、钝化效果好、开路电压高、温度特性好、双面发电等优点,是高转换效率硅基太阳能电池的热点方向之一。异质结电池的核心特点就是高开路电压,这来自于构成其PN结的材料是不同种类的,理论上就比同质结电池的电压要高。但其特殊的晶硅/非晶硅界面态钝化,对设备、工艺、环境、操作水平等要求非常高。需要从非晶硅界面钝化、TCO光吸收损失、金属化电阻损耗三方面进行努力,对应的工艺流程为CVD、PVD、丝印三个步骤。这个三大难点克服,不仅仅是工艺的问题,还涉及到设备和材料的配套和改进。



  HJT(异质结)工序大幅简化,不兼容性为设备商提供更大发挥舞台。从工序数量看,目前主流的PERC+SE工艺需要9步,HJT(异质结)工艺只需要4步,TOPCon工艺经过研发和设备的整合集成化,预计在10步以上。而HJT(异质结)的步骤最少,且HJT(异质结)与现有的晶硅电池工艺设备不兼容,这也构成了HJT(异质结)投产将引发新一轮设备狂欢的基础。而值得注意的是,异质结工艺流程大大简化,但对工艺的要求却更为严苛,如洁净度、真空度、温度控制、镀膜质量等,比现有的电池技术要求都要高出一个量级。
  异质结电池成本下降路径清晰可期。截至2018年底,异质结电池生产成本约为1.22元/W,主要包括,硅片成本(47.13%)、浆料成本(24.34%)、折旧(12.30%)、靶材(4.34%),以及其他材料、动力、人工等。异质结电池的生产成本有望在未来的3-5年内降低至目前的50%左右,主要下降的手段包括:N形硅片产业化及薄片化降低硅片成本,银浆用量减少及国产化降低浆料成本,单机生产设备产能提高以及国产化降低折旧成本。
  当前全球HJT(异质结)已有产能约3GW,业内新老参与者均多在密切关注HJT(异质结)进展。PERC规模适中的企业投入HJT(异质结)意愿相对更强一些,参与方规划HJT(异质结)产能超过15GW,部分企业已开始中试或小批量投运,预计2020年将有4-7GW以上的HJT(异质结)新增产能投放,一批标杆企业与项目可能在年底到明年投运,将进一步提升行业对异质结电池的信心,2020年可能是HJT(异质结)的产业化元年。
  在已投产的异质结电池产线中,捷佳伟创、迈为股份、钧石能源、上海理想等设备商已经出货相应设备产品。与PERC时代各设备厂商在不同环节发力不同,异质结时代由于产线步骤较短、国内外研发同比,所以各设备厂商基本为异质结整线制造模式。其中,捷佳伟创应用于HJT(异质结)电池产线的RPD设备,是捷佳伟创获得住友重工(中国大陆地区)独家授权后进行研发制造的核心工艺设备,这种透光导电膜设备设计独特,相对传统的PVD设备具有表面损伤少、载子迁移速度高等技术优势,对于HJT(异质结)电池转换效率的提升具有较大的贡献。RPD设备应用广泛,除应用于HJT(异质结)电池产线外,还可应用于OLED、钙钛矿电池等诸多领域。

  拆解异质结产线投资,其中非晶硅膜沉积及TCO镀膜占据研发实力及价值链制高点。其中,非晶硅镀膜PECVD及TCO镀膜的RPD/PVD设备合计占整线投资60-75%。早期在异质结投入较大的装备企业有钧石能源、梅耶博格,近年来捷佳伟创、迈为股份、金辰股份、铂阳精工、江松科技、江苏中智、德国新格拉斯等也在加大投入。而设备商加速研发布局,核心在于下游客户接受化程度。需要面对多种挑战,一方面来自异质结设备厂商之间竞争,另一方面也是与存量PERC电池设备投资及生产成本的竞争。



来源:光伏测试网




  • 上一篇:新特能源晶体硅高科技获增资6亿人民币
  • 下一篇:我国层状钙钛矿太阳能电池研究获突破
  • 相关信息
  • ·宁夏麻黄沟50兆瓦光伏项目并网发电
  • ·2020年度欧洲太阳能展会正式取消
  • ·辽宁省2020年计划实施包括光伏扶贫在内的1970个扶贫项目
  • ·总装机量220MW!乌干达将建设四座太阳能和风电场
  • ·晶科能源支持全球抗疫 捐赠100万个口罩
  • 关于我们 加入我们 相关法律 网站地图
    Copyright @2016-2020 摩尔光伏 Corporation, All Rights Reserved    
    京ICP备16060270号-1   商务合作