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CLNB2024(第九届)中国国际新能源产业博览会

以“智启双碳.绿动未来”为主题,展会将覆盖8大展馆,1200多家国内外参展商将集中亮相。

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CLNB2024(第九届)中国国际新能源产业博览会

大咖分享:n型光伏技术发展与趋势展望【SMM光伏论坛】

来源:SMM

在由上海有色网(SMM)主办的CLNB 2024(第九届)中国国际新能源产业博览会——光伏发电系统供应链论坛上,上海交通大学太阳能研究所所长沈文忠分享了n型光伏技术发展与趋势展望。

PERC太阳电池发展及现状

PERC电池简介

PERC电池技术在常规Al BSF的基础上加入背面钝化层并通过激光开槽实现金属化接触,钝化层显著降低了背面的复合,同时通过调节背面结构,实现背面长波端的增长;PERC+结构由铝栅线替代全铝背场,独特的局域铝背场,实现了双面发电,双面率为~70%。

从2015年正式量产,通过全产业链的努力,包括设备、辅材、电池厂商等,PERC技术发展迅猛,并迅速占领市场成为主流。

PERC电池的发展历程

PERC电池受益于其强大的性能与成本优势,在主流市场上占据着80%以上的份额;抓住PERC电池发展良机的企业一跃成为上一轮行业洗牌(Al-BSF、多晶)后的龙头企业。

PERC电池的技术发展历程及现状

膜层与金属化的优化:包括正面的膜层优化,提高光学吸收;降低栅线宽度,减少光的遮挡,优化浆料体系,改善金属与硅基的接触,引入MBB技术,降低单耗等等;

双面技术的推广:将背面全铝背场改为铝栅线,双面收光,双面发电,综合发电提高10%-30%;

选择性发射极技术叠加:通过金属化区域重掺杂,非接触区域轻掺杂,兼顾接触与钝化;

电池衰减问题的解决:前期通过光/电注入改善B-O造成的衰减,后期直接采用掺Ga硅片显著改善。

除了以上所述的部分,还有许多其它工艺细节上的优化,包括有新型清洗添加剂,正面发射极的优化,碱抛光技术等等,但受限于电池结构,电池端的提效越来越有限,量产极限效率在23.5%-23.8%

2023年市场占比超过70%,但2024年快速淘汰,占比将小于20%

其还对量产PERC的功率损失分析进行了阐述。

TOPCon太阳电池技术及发展

高效钝化接触的基本原理

n-TOPCon电池技术

FraunhoferISE提出隧穿氧化钝化接触(TunnelOxidePassivatedContacts,TOPCon)概念。

TOPCon结构与PERC产线兼容性好,可承受高温过程(~900oC),具有较好的产业化前景,且双面率高(~85%)。2024年PERC升级TOPCon是一大趋势。

其还对电池极限效率、三种技术路线的工艺流程、n-TOPCon制造过程及扩产、n-TOPCon技术发展等进行了介绍。

为什么TOPCon电池技术会脱颖而出?

主流PERC电池打下的坚实基础;核心装备国产化已成熟;技术路线竞争促进TOPCon发展;TOPCon技术已具有高性价比;全产业链n型TOPCon新生态已形成。

目前挑战/机遇:LPCVD还是PECVD;选择性发射极(SE)、激光辅助烧结(LECO)、多晶硅层(减薄(<80nm)、掺杂、选择性)、浆料优化、双面钝化接触。

2022年发展迅猛,2023年量产平均效率在25.0%左右,成本基本与PERC持平,2-3年内入库转换效率可达26%。抓住TOPCon电池发展良机的企业成为新一轮行业洗牌(PERC、p型单晶)后的龙头企业。

其还介绍了TOPCon性能衰减:PID及UVID以及急需测试技术的发展等内容。

SHJ 太阳电池技术及发展

其介绍了2023年晶硅太阳电池技术的进展。

SHJ电池技术及发展

晶硅太阳电池终极技术:异质结技术是最高效率晶硅电池的必由之路;异质结太阳电池是迈向更高电池效率的基石。

►2022-2024异质结电池技术三减(银、硅、栅)一增(效)

双面微(纳)晶硅技术nc-Si:H提高带隙和电导率(提升0.5-0.6%+0.3%)

转光膜把紫外光转化为蓝光(提升功率1.5-2.0%)

无主栅0BB技术+银包铜降低银浆耗量(从18-20降到10-12mg/W)

薄片化降低硅料耗量(100-120微米)

核心是:设备降本、产业链生态发展

(1)硅片降本:允许高氧含量;(2)0BB+银包铜:极大降低银耗量,2024年发展核心;(3)低碳足迹

颗粒硅+ CCz+ SHJ

连续直拉单晶硅(CCz: Continuous Czocharlski)

低碳足迹差异化优势:1千克颗粒硅的碳足迹数值仅为27.59千克二氧化碳当量(棒状硅46.26千克二氧化碳当量)。

4)柔性晶硅异质结电池

其还对柔性晶硅异质结电池进行了介绍。

XBC太阳电池技术及发展

晶硅电池产业化技术变化趋势

高效化:1)电学性能钝化完善,从前表面钝化的Al-BSF、前后表面钝化的PERC到前后表面钝化+载流子选择性传输的TOPConSHJ2)光学性能充分吸收太阳光,从绒面、多层减反、M(0)BB、背接触、宽带隙及上下光转换到叠层技术。

背接触技术是一种平台技术,可以与各种电池结合:SunPower经典n-IBC 25.2% (2014)Kaneka n-SHJ-IBC 26.7% (2017); ISFH p-POLO-IBC 26.1% (2018)CSEM/EPFL 钙钛矿/n-SHJ-IBC叠层29.6(2022)LONGiHBC 27.30% (2024)

适度超前产业化策略,产业链协同是关键。

BC电池优势:正面无栅线遮挡,电池效率高,组件美观;正面钝化优化不受电池发射极影响。

以往BC电池劣势:与主流工艺完全不同,独家孤独的电池技术被证实是很难获得快速发展;工艺复杂,规模小,产业链配套不全,不适合低度电成本光伏技术路线。

目前BC电池机会:适合主流技术路线:Al BSF →PERC→PERC+→PERC++ (n-TOPCon);TOPCon优异的钝化性能及高掺杂形成隧穿界面有利于非银金属化;硅片技术提升,工艺简化,激光及非银金属化工艺应用,龙头引领产业链配套全面发展。

其还介绍了分布式市场前景广阔、40+年背接触电池发展、TBC:26-27%效率背接触太阳电池量、目前产业化BC电池等内容。

N型技术融合引领下一代电池发展

n型技术融合引领下一代电池发展

xBC与SHJ结合:HBC太阳电池。

后续发展方案:THBC太阳电池(迈向27-28%量产技术

铜电镀技术:栅线细、效率高、双面率高

后续发展方案:钙钛矿/异质结叠层太阳电池(30%+量产技术)

总结

双碳目标指引下的光伏产业蓬勃生机

n 型转型驱动下的光伏技术如虎添翼

产能过剩形势下的光伏创新重中之重


》【光伏论坛直播】全球光伏行业发展机遇与挑战 工业硅、多晶硅市场展望 高效电池技术分享

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