经过两【liǎng】年【nián】的【de】发【fā】展,PERC已经成为高效电池的主流技术路线,目前单晶P-PERC电【diàn】池平【píng】均量产效率可【kě】达【dá】21.9-21.5%左【zuǒ】右,多晶P-PERC电池平均量产效率【lǜ】可达19.9-21%左右。未来【lái】的高效电池【chí】技术会走向何方【fāng】?

P型PERC的效【xiào】率极限约【yuē】为9-21%,后续难以有更高【gāo】的突【tū】破,此【cǐ】外,PERC电【diàn】池【chí】的衰减问【wèn】题一定程【chéng】度上影响【xiǎng】了其性价比。展望未【wèi】来,后PERC时代光伏电池制造技术该往何处【chù】去?中科院上海微【wēi】系统与信息技术研【yán】究所【suǒ】刘正新博【bó】士【shì】及部分业【yè】内专家表示,单晶取代多晶、N型取代P型双面取代单面将是未来光伏电池发展的趋势

单晶VS多晶,N型VSP型,双面VS单面——后PERC时代高效电池技术路线分析

单、多晶硅电池价格差距在缩小

中科院电【diàn】工所王文静研究【jiū】员表【biǎo】示,单【dān】、多晶硅片价【jià】格差【chà】距在逐渐缩小,主要原因在于单晶率先实【shí】现了金刚线【xiàn】切【qiē】割,而多晶由于金刚线切【qiē】割的【de】断线率高【gāo】和后续【xù】制绒困难等【děng】原因而受阻。据【jù】了解,单【dān】晶【jīng】硅【guī】因【yīn】质地均匀的特点率先实现金刚线工艺配【pèi】套,2016年左右国内【nèi】单晶硅切片基【jī】本【běn】完【wán】全实现金刚线切【qiē】割,使用金刚石线后,单晶硅片成【chéng】本下【xià】降10%-15%,组件成本下降5%-8%。而多晶金【jīn】刚线切割的制【zhì】绒【róng】问题在今年【nián】黑硅等技【jì】术成熟后才得【dé】以解决,目【mù】前正在加速产【chǎn】业化进程,单、多晶之争似乎仍将延续。

但就长远来看,随着领跑者、前沿基地政策的推动以及分布式光伏的爆发式增长,高效率组件越发【fā】受到市场的【de】青睐。中来光电总经理刘勇【yǒng】称,相对单晶【jīng】而言,即便【biàn】采【cǎi】用金刚线【xiàn】+黑【hēi】硅【guī】+PERC,多晶在效率的提升方面也是有【yǒu】限【xiàn】的。而王文静博士介绍到,通过降低氧含量、连续投料、薄【báo】片化、新型的【de】尺寸设计等技【jì】术【shù】的发【fā】展,单【dān】晶【jīng】性价比将得到大幅【fú】提【tí】升。

单晶VS多晶,N型VSP型,双面VS单面——后PERC时代高效电池技术路线分析

高效率、低衰减——N型电池发展空间巨大

N型电池具有衰减低【dī】、载【zǎi】流子寿命高【gāo】等特【tè】点,一直是【shì】全球高效晶体硅电【diàn】池研发【fā】和产业【yè】化的热点。在【zài】研发上,转换效【xiào】率突破25%的电池基本上都是【shì】N型电池,如HIT(异质结【jié】)、IBC(全背【bèi】电【diàn】极接触)、TOPCon(隧道氧化层钝化接触【chù】)、HBC(异质结+背接【jiē】触)等【děng】,尤其【qí】是HBC电池,目前实【shí】现最高效率26.6%,未来N型高【gāo】效电【diàn】池【chí】将具有更大【dà】的竞【jìng】争力。在规模化生产方面,由于【yú】N型电池容易制备双【shuāng】面【miàn】电池,并且具有【yǒu】高的双面效率比、低衰减和温度系数等特【tè】性,N型硅电池的【de】产业规模在不断扩大。英【yīng】利、中来、林洋【yáng】等公【gōng】司的N-PERT电池【chí】,中科院微【wēi】系统所、晋【jìn】能、福建金石的【de】N型硅HIT电池,正【zhèng】在推动越来越多【duō】的光【guāng】伏【fú】骨干公司布局N型硅电池。

英利【lì】首席【xí】技术【shù】官【guān】宋登元博士介绍到,N型硅片与【yǔ】P型硅片相【xiàng】比,具有材料上的【de】天【tiān】然【rán】优势。P型电池最主要的问题在于【yú】硼氧对引起的衰减,而【ér】掺磷的N型硅电池硼含量【liàng】极【jí】低,从本【běn】质上消【xiāo】除了硼氧对【duì】带来光致衰减的【de】影响;此【cǐ】外,半导体常见的杂【zá】质还【hái】有金属杂质,而N型基底的抗杂【zá】质【zhì】能力非常强,对【duì】铁、铜等常【cháng】见金属杂质的容忍度更【gèng】高,也即【jí】在相同金属污染的情况下,N型硅【guī】片的少子寿【shòu】命要明显高于P型硅片;同时,N型硅电池非常适合双面电池设计【jì】,且双面率(指电【diàn】池背【bèi】面【miàn】效率与正面效率之比【bǐ】)可达【dá】到90%以上,远远高于P型电池,背面发电量增益更高。

N型【xíng】硅太阳【yáng】电池尽管效率【lǜ】比【bǐ】常规【guī】电【diàn】池【chí】有【yǒu】了很大【dà】提高,但由于增加了【le】处理工艺使得制造成【chéng】本也【yě】相应提高【gāo】,同时由于市场需【xū】求导致N型硅片产【chǎn】能较小,目前成本仍【réng】高于P型硅片,因此尽快降低制【zhì】造成【chéng】本和【hé】提升产业规【guī】模是N型电池目前面对市场的主要挑战。

发电量高、应用范围广——双面电池优势明显

根据国际权威机构【gòu】预测,以HIT为【wéi】代表的双面双玻组【zǔ】件安装量将持【chí】续上升,2025年【nián】将达到47GW(年),市场占【zhàn】比【bǐ】达【dá】到20%以【yǐ】上。

单晶VS多晶,N型VSP型,双面VS单面——后PERC时代高效电池技术路线分析

据刘正新博士介绍,双面电池的优势主要包括以下几点:

(1)发电增益高。双面电池由【yóu】于背【bèi】面吸收反射的【de】光【guāng】线【xiàn】,可【kě】大幅提【tí】升发电量【liàng】。背面发电量【liàng】增【zēng】益与反射条件有关,如水面、草地、沙地、雪地等,反射率【lǜ】均不一样。此外,双面电池发【fā】电增益还与组件安【ān】装高【gāo】度【dù】、安【ān】装倾角、遮挡因子等因素有关【guān】。据【jù】统计数据来看,背面增益【yì】最低也可达到10%以上。

(2)应用范围广。双面组件【jiàn】由于【yú】双面发【fā】电的特性,尤其适用于【yú】屋顶、围栏【lán】、车棚、渔光互补、农光互补、隔音墙【qiáng】等分布式发电系统。如苏州西环高【gāo】架5MW隔【gé】音墙项目,垂直安装【zhuāng】,既隔音,又发电【diàn】。

(3)更适于积雪地区,运维简单。在中【zhōng】国东【dōng】北【běi】、日本北海道等寒冷地区【qū】,下雪【xuě】后【hòu】常规组件被【bèi】积雪覆【fù】盖无法发电,运维【wéi】工【gōng】作量巨大,而双面电池在正面被积雪覆盖的情【qíng】况下,背【bèi】面利用雪地反射【shè】继【jì】续发电【diàn】,从【cóng】而使得组件发热,快速融化正面积雪,极大地【dì】减少了运维量。

目前双面电池主要面临的挑战在于检测方法和标准的制定。由于其双面【miàn】发【fā】电的特【tè】性,在测试双面电【diàn】池正反两【liǎng】面的输出功率时颇有难【nán】度,目前国际上【shàng】尚未发布统【tǒng】一的标准测【cè】试方法。因此,如【rú】何准确【què】标定【dìng】双面电池组【zǔ】件的功率成了亟【jí】待解决【jué】的难题,一【yī】方面,买卖双方在功率【lǜ】标定上存在较大分歧,严重制【zhì】约了该产品的【de】商业化【huà】路线;另一方面,双面【miàn】组件功率的最终标称取值【zhí】将【jiāng】直接影响到终端电站的【de】系统设计。

随着光伏制造业的不【bú】断进【jìn】步,各种【zhǒng】电池、组件技术层出【chū】不穷,而不管哪种技术【shù】路线,归【guī】根结底,其发展取决于性价比。PERC产【chǎn】品无疑是当前最【zuì】具潜【qián】力的技术,但PERC光衰【shuāi】问【wèn】题限制【zhì】了其发展的空间。各家制造企业在PERC之【zhī】后【hòu】技术路线上的选【xuǎn】择,或许将决定了发展的【de】方向和【hé】命运。