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2024 NET ZERO 光伏产业大会

光伏上下游相关企业群英荟萃,近百位精英人士的重磅演讲,剖析行业发展痛点、难点,深度思维碰撞,将为与会嘉宾带来极具价值的参考,引发深度思考和交流,共同探讨推动光伏行业高质量发展。

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2024 NET ZERO 光伏产业大会

先进光伏电池组件技术演化与展望-从单晶到BC产品【光伏产业大会】

来源:SMM

在由SMM主办的2024NETZERO光伏产业大会-太阳能电池、组件技术创新与应用经济性论坛-BC电池与组件技术与应用专题上,隆基绿能科技股份有限公司产品管理中心产品策划副总裁 李绍唐围绕“先进光伏电池组件技术演化与展望-从单晶到BC产品”的话题作出分享。

单晶技术回顾

直拉单晶技术 -RCz技术革命

金刚线切片——进一步提升单晶路线价值

2014年隆基率先将金刚线切割技术用于光伏硅片的生产,2015年实现100%金刚线切片。

一方面金刚线直径的持续降低使切割过程中的硅损耗显著降低,另一方面高速切割显著提高了单晶硅片的生产效率。

金刚线直径降低;方棒出片数提升;切割速度提升。

双面技术-兴于PERC时代,发电量提升5~10%

PERC电池背面铝电极调整为局部铝栅线,则可成为双面PERC电池。PERC电池的光衰减问题可通过电注入乃至掺镓技术来解决;

隆基在2017年5月推出了基于双面PERC电池的双面双玻组件,此后基于客户价值坚持推广双面组件,推动其全球市场份额不断上开。2020年隆基双面组件累计出货量率先突破10GW,推动双面组件迅速成为市场主流(截2023年双面占比已经超过64%);

隆基双面组件问世起设计上即采用2+2mm双面玻璃控制组件重量,有框设计避免双玻组件安装与长期使用中的破损问题,边框无C面降低对背面发电的影响,奠定了此后双面组件的设计基调。

单晶市占比的快速提升

在以上因素作用下,单晶市占比从自2015年触底反弹,叠加中国的领跑者项目的作用,单晶PERC技术替代BSF技术,成为第二代主流电池技术

在组件端半片技术、多主栅技术降低封装损失,成为主流技术路线。

泰睿硅片-RCz技术的重大升级

突破CZ&RCZ头尾边界分凝限制,实现电阻率均一;

兼容全电池平台,提升电池效率,提升电池性能一致性,并可优化载荷性能。

n型高效技术发展

TOPCon (隧穿氧化层钝化接触电池)

TOPCon-纳米隧穿氧化层&n+多晶硅实现优异的钝化效果

该技术2013年提出,快速演进创造了26.1%的效率纪录,从钝化的角度单面TOPCon钝化的效率极限为27.5%,双面TOPCon钝化的效率极限为28.7%。目前量产的为n型TOPCon电池,上表面采用LECO技术;

2022~2023实现效率的快速提升(年均超10W),同时通过硅片减薄、SMBB降银成本也开始具有竞争力。同时,TOPCon功率标定一度存在广泛的功率虚高现象,在2023年下半年引发关注并基本解决;

相比PERC组件,同版型TOPCon组件功率高30W以上,组件双面率提升10%,温度系数有一点优化,具有更好的发电性能;

在近两年的大规模扩产形势下,目前TOPCon电池已成为第三代的主流电池技术路线。

HJT(异质结电池)

HJT-采用纳米晶硅钝化层

高效HJT电池采用纳米晶硅作为钝化层,为背结电池,电池效率纪录达26.81%(M6尺寸,Voc-751 mV 与 FF-86.1%,Jsc-41.45 mA/cm2),纳米晶硅提高Voc与FF,nc-SiOX(n)进一步提高了透过率。缓冲层、TCO层均做了优化设计。光注入技术也带来明显效率增益。

HJT产品双面率与功率温度系数相对TOPCon有一定优势,组件功率在使用光转膜后相比TOPCon略有优势,成本上相对TOPCon较高;

近年来,通过硅片吸杂,激光转印、银包铜、无主栅等技术,成本上也有明显下降;

在一些公开的实证中,HJT表现不及预期,有待更多验证。

IBC(叉指式全背接触电池)

栅线背置+极致钝化结构,有望成为第四代主流电池技术

BC结构在上世纪70年代提出,早期规模化应用需要应用掩膜技术,成本很高,占据高端生态位。现在随着激光技术的发展,BC的工艺路线与成本得以显著优化,有望拓展广阔的应用市场;

BC是一种电池结构的平台技术,可以与PERC、TOPCon、HJT等钝化技术相结合,除了正面无栅线带来的功率约2.5%的提升,BC电池可以在p区与n区都采用最先进钝化工艺,进一步提升转换效率;

电池互联方面,可以焊接互联,兼容无主栅、铜电镀等降本技术;单面组件也可以使用导电背板的方案。

无主栅技术 -以降本为目标

覆膜与焊接点胶两种技术路线,前者有额外的膜成本,后者存在一定pad点,节省银上稍低。整体降本水平,后者可兼容现有设备所以存在一定竞争优势。如解决好工艺良率与可靠性(热循环),有望大规模推广。

产品尺寸的演化

硅片尺寸的演化 —— 方形片不断增大 (工艺驱动与应用限制)

半导体芯片的制造及早期光伏电池的制造环节成本都很高,是整个产业链的核心环节,半导体为了实现12英寸的制造,硅片厚度提高了数百微米。半导体晶圆的变大不会对芯片的尺寸以及后续的封装、应用带来影响;

G1与M6尺寸的出现,不仅是考虑电池制造成本,也是通过增大电池尺寸带来组件功率/尺寸的增加,节省组件制造成本、系统端的人工、电缆、支架等成本。目前电池成本仅占系统成本的7%,单纯的电池制造成本并非是产业链创新的决定性因素;

然而这样的组件尺寸增大就会受到高电流带来的热损耗、组件可靠性、人工搬运、场景适配等因素的制约。

硅片尺寸的演化——从方形片到矩形片(从硅片定义组件,到组件定义硅片)

随着组件竞争的白热化,由硅片尺寸定义组件尺寸的局面逐步成为历史。

出于应用端的价值最大(优)化,由组件最佳尺寸反推硅片尺寸成为现实。

2020年中,182组件推出锁定1134mm组件宽度。2023年7月,9家企业在组件长度上进一步达成共识,组件标准尺寸从2278*1134mm,升级为2382*1134mm。

由2382*1134mm组件尺寸,存在两种主流硅片尺寸182*192mm、182*210mm。后者电流稍高,主要关注点是逆变器和跟踪支架的匹配。

隆基技术路线规划

2024-2026电池技术发展规划

单结产品以BC为终极路线,快速推动BC产品成为市场主流。叠层产品提前布局,最新发布了34.6%的效率纪录。

Hi-MO 9-基于HPBC2.0电池

隆基Hi-MO 9 -更高效、多发电、更可靠、有绝活

Hi-MO 9 –性能仿真

仿真结果显示,由于其优秀的温度系数、线性衰减、工作温度等,整体发电能力优秀,发电增益0.8 ~ 2%(VS TOPCon)。

隆基Hi-MO 9 ——多发电(实证单瓦发电量增益1.0%~1.2%)

隆基Hi-MO 9 -更可靠

隆基Hi-MO 9 ——有绝活(抗辐射、电流不均)

性能对比测试

隆基Hi-MO 9 VS 市售常规N型产品

结合应用场景、系统方案的微创新与组合创新

随着电池技术路线的明确、尺寸规格区域统一以及光伏产品成本的显著下降,结合应用场景、客户需求的微创新值得关注;

2023年下半年隆基推出了无A面的防积灰产品,在以工商业分布式为代表的低倾角场景受到广泛欢迎;

以重点关注的海光应用场景为例,材料上的优化创新需要结合差异化的加严测试方案,比如盐颗粒对接线盒的侵蚀问题,驱鸟以及鸟粪的清洗方面主要都需要依赖系统端的方案;

市场化电价与多能互补趋势下,电站设计方面也会有新的思路与多样化的解决方案。

Hi-MO9海光产品价值分析示例


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陈雪
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