近期海外媒體對光轉膜技術進行大量報道,有大眾媒體、日本媒體、行業(yè)媒體等。我們過去一年也對光轉膜技術也在做持續(xù)關注。
光轉膜成為異質結標配
繼2021的“N型元年”之后,N型在2022年迎來了爆發(fā)式增長,截止2023年9月,全球N型電池產(chǎn)能400GW,到2024年初將達到670GW。
N型組件,以其高效、高發(fā)電能力、長效等特點也贏得了終端的青睞。全球頭部光伏電站投資企業(yè),在設備選型時越來越多的選擇N型產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計,目前市場上N型組件占比約為20%,相比一年前的7%提升了13%,同時要注意的是隨著N型產(chǎn)能的釋放,N型產(chǎn)品的市占率越來越高,顯示了強大的競爭力。
N型電池目前主要分為三類:TOPCon、HJT、BC類電池。其中TOPCon技術與P型PERC電池“銜接”最為順暢,成為眾多光伏企業(yè)的首選,而HJT和BC類電池對于新工藝、新設備、新材料的要求更高,良率和效率也在不斷攀升。
毫不夸張地說,光伏產(chǎn)業(yè)再次到了技術路線的“十字路口”。
從本期開始,我們針對不同的N型技術最新進展做專題系列文章,以對光伏企業(yè)在技術路線選型時提供參考。本期針對異質結的進展,對華晟新能源、愛康光電進行了采訪,在此表示感謝。
在采訪的過程中,受訪企業(yè)表示,制約異質結進一步加速的主要問題是成本。目前各家企業(yè)思路都集中在減少銀漿、靶材的用量和硅片減薄幾個方面,同時推動產(chǎn)能快速爬坡以攤薄管理成本。受訪企業(yè)透露,2023年相關技術取得了較大突破,預計到2024年可以看到HJT成本大幅優(yōu)化,推動量產(chǎn)進而帶動產(chǎn)業(yè)生態(tài)優(yōu)化,進入“良性降本循環(huán)”。
專家預計,2023年異質結組件出貨量約為10GW,到2024年將大幅提升至50GW左右。
目前一線廠商單面微晶工藝電池效率約為25.5%,后續(xù)搭載雙面微晶工藝可以提升至25.7%。
此前,HJT陣營一直采用的是“三減”策略:減銀、減柵線、硅片減薄,同時還有TCO優(yōu)化、制絨優(yōu)化、間隙貼膜等技術,在光轉膜技術誕生后,改為目前的“三減一增”,通過光轉膜提升發(fā)電量。
其中光轉膜技術的出現(xiàn),從另外一個方向給HJT增加了很大的競爭力。
相對其它環(huán)節(jié)穩(wěn)步提升,光轉膜提供了立竿見影的提升,更是思路上的全新創(chuàng)新。正如激光硼擴對于TOPCon的推動一樣,光轉膜也很可能成為HJT技術的“臨門一腳”。
該技術由賽伍于2022年發(fā)明,并于同年獲得光能杯年度唯一性大獎項“年度輔材獎”。
不到一年時間,光轉膜已經(jīng)成為所有HJT異質結電池廠家形成共識的“必選項”。
光轉膜的原理并不復雜。晶硅電池主要吸收太陽光中波長320nm~1100nm的可見光和近紅外光發(fā)電,而光轉膜則是將紫外光轉為可見光。據(jù)愛康技術負責人介紹,光轉膜還可以降低因紫外線導致的HJT組件衰減,紫外線也可以發(fā)電,但會造成電池片的老化,通過光轉膜技術,不僅提升了組件發(fā)電量,同時也讓組件壽命變得更長。
光轉膜更重要的意義在于:在電池企業(yè)艱難提升電池轉換效率的時候,為行業(yè)尋找了另外一條提升組件效率的路。
隨著“N時代”的到來,光轉膜技術受到各界熱捧,在不同技術競爭焦灼的背景下,任何能夠提效降本的技術都值得關注,尤其是光轉膜對于HJT異質結技術更加友好,可以給單塊組件帶來10-12W的增益,提升1.5%-2%的發(fā)電量。目前愛康光電提供的數(shù)據(jù)顯示,實際提升在10W左右。
華晟新能源董事長徐曉華曾表示“光轉膜確實可以提升發(fā)電量,大約有1%~2%?!彼瑫r指出,光轉膜還有助于提升電池整體穩(wěn)定性。目前TOPCon電池效率提升也很快,光轉膜有助于幫助組件企業(yè),鞏固異質結組件的效率優(yōu)勢。
而根據(jù)第三方機構TUV萊茵2022年10月發(fā)布的測試報告顯示,在15-75攝氏度和100-1100W/㎡的輻照度范圍內(nèi),光轉膜異質結組件的實際功率比使用常規(guī)截止膜的異質結組件平均高1.22%,在紫外段的光譜響應效果比較明顯,模擬發(fā)電量高0.82%。
根據(jù)華晟新能源預測,2025年異質結產(chǎn)能達到150-200GW,按每瓦1200小時的有效光照小時數(shù)粗略估算,光轉膜每年可為行業(yè)帶來的價值為14.76億-19.68億度的額外發(fā)電量。約等于剛并網(wǎng)不久的全球最大水光互補電站雅礱江柯拉水光電站的全年發(fā)電量。
受訪組件廠家介紹了這一年來光轉膜的使用情況:在光轉膜出現(xiàn)之后,這些企業(yè)第一時間開始著手使用光轉膜,目前都通過了老化測試。
今年2月,華晟新能源開始批量采購光轉膜,東方日升、潤海、愛康也都開始在2季度后批量應用,預計全年光轉膜出貨量在5GW左右。
異質結電池技術人員認為,未來通過國產(chǎn)化和良率提升,光轉膜成本將再度下降,對于異質結廠家吸引力巨大。
以下是采訪實錄:
受訪人:?華晟新能源研發(fā)總監(jiān) 周肅
█ 光伏電池技術正在由P型向N型迭代升級,影響N型產(chǎn)業(yè)化進程的因素有哪些?
N型你要它一分為二來看,異質結的情況和TOPCon的情況是完全不一樣的。對于TOPCon來說,目前最大的影響因素,一是設備的交速度,第二是各個廠家的產(chǎn)線建設和調(diào)試,具備不同能力的電池廠,產(chǎn)能爬坡的速度和良率控制的差異還是蠻大的。
而對于異質結來說,最主要的突破來自于人才的培育。因為異質結所需的人才和之前的晶硅體系不太一樣,在人才方面仍然屬于比較匱乏的狀態(tài),電池廠、設備廠和材料廠都面臨著相同的問題。
█ 除了人才之外,還有哪些因素制約了異質結發(fā)展?
一方面真正躬身入局異質結的企業(yè)還不是很多,所以外界不清楚技術的變化速度和趨勢,認為降本增效是一個很慢的過程,所以動作會慢一些。
另外對于新技術路線,客戶也需要有適應過程。目前很少有客戶對于異質結組件的可靠性提出質疑,但會問是否能夠按時交付,同時很多企業(yè)開始單獨招采異質結組件,而之前都是整體歸類為N型,說明更多客戶能夠意識到異質結多發(fā)電的優(yōu)點。
9月下旬華晟中標了國電投160MW的訂單,就是單獨把異質結列出來招標。
█ 異質結提效降本有哪些主要方向?華晟對此做了怎樣的探索?
提效從如下幾個方面:第一個是產(chǎn)品的結構上。第二是材料端的選擇跟優(yōu)化,包含硅片質量的優(yōu)化,有ITO薄膜性能的優(yōu)化,將基礎電極印得越細越窄越高,導電性更好好,有金屬電極材料的優(yōu)化等。
除此之外,還有一些生產(chǎn)過程的管控,這甚至比其他的技術要重要得多。這些膜層都是納米級的膜層,對生產(chǎn)過程的管控會直接影響到效率。
降本工作首當其沖的就是降低硅片的厚度,我們現(xiàn)在正在完成從130微米到120微米的切換,最終目標是90微米。然后第二個就是金屬電極,在今年年底會做到10個毫克每瓦。
此外異質結的產(chǎn)線大部分產(chǎn)能都在爬坡,是否滿產(chǎn)對于成本影響很大,同時隨著異質結產(chǎn)業(yè)生態(tài)規(guī)模越來越大,供應鏈成本也會快速下降。
█ 今年和明年異質結的出貨量會有多少?
今年異質結出貨在10GW左右。明年我們的預測會在40-50GW之間。
受訪人:愛康光電研發(fā)總監(jiān) 蔡霞
█ 為什么選擇 HJT 作為主要的發(fā)展方向之一?
首先,HJT最大的優(yōu)勢是轉換效率在各項晶硅電池技術中名列前茅,目前愛康長興的HJT電池產(chǎn)線平均轉換效率已經(jīng)達到25.3%-25.5%,最高批次可突破25.6%。愛康預計在第四季度導入雙面微晶異質結電池的量產(chǎn),預計平均轉換效率拖25.6-25.7%.其次,除了高轉換效率,HJT具備高雙面性、高弱光響應、低溫度系數(shù)等優(yōu)勢,這些特性可以大幅提高HJT組件的發(fā)電增益。近兩年國內(nèi)外都在探索非晶硅太陽電池的技術以及發(fā)展前景,其中鈣鈦礦是主流方向之一,HJT電池的結構非常適合與鈣鈦礦做疊層電池,兩者結合制造出來的HJT-鈣鈦礦疊層電池可以打破晶硅電池的理論效率上限,轉換效率可以做到30%以上。
正是因為HJT有這么多的優(yōu)勢以及潛在的技術革新潛力,所以我們很早就入局了HJT領域,并且一直以來都堅定地把HJT作為公司主攻方向之一。
█ 目前制約 HJT 量產(chǎn)加速的挑戰(zhàn)有哪些?
大家都知道目前HJT的成本相比PERC和TOPCon都還是要高一點的,這是制約HJT大規(guī)模量產(chǎn)的主要挑戰(zhàn)。包括愛康在內(nèi)的各家HJT伙伴都在非常積極地為降低成本、提高效率而努力。目前HJT電池的降本路徑其實已經(jīng)比較明確了,主要還是集中在減少銀漿、降低靶材用量和薄片化幾個方向上,今年也獲得了比較大的突破,我們相信到明年就可以看到HJT的成本大幅優(yōu)化,從而推動量產(chǎn)。
█ HJT 下一步提效的核心要素在哪些方面?
HJT的提效和降本路徑一樣,都有很多潛在的發(fā)展方向。下面我給大家簡單介紹一下目前愛康重點研發(fā)的提效工藝的進展。
愛康HJT電池的一個重要研究方向是微晶工藝。微晶層相較于非微晶層的主要優(yōu)勢是填充因子增加,電池導電性和透光度都有明顯提升,可以將效率絕對值提高0.2%-0.3%?,F(xiàn)在愛康的單面微晶工藝已經(jīng)成熟,量產(chǎn)效率在25.3%-25.5%,接下來開發(fā)雙面微晶可以進一步提高到25.7%。
另一個重點方向是金屬化的技術路線研究,通過研發(fā)銅電鍍、0BB等工藝,一方面實現(xiàn)銀漿耗量的減少從而推動降本;另一方面,柵線細化以及柵線數(shù)量的增加,可以使主柵遮擋面積減少、電流收集路線變短,從而提升組件效率。
另外,還有TCO優(yōu)化、制絨面優(yōu)化,組件端使用光轉膜、間隙貼膜等等,都是可以提升HJT效率的,我就不一一舉例了
總結來說,HJT的效率是可以從很多個方向共同努力從而得到提升的,我們從中看到了非常多的可能性,這也是愛康堅定地認為HJT在未來可以實現(xiàn)規(guī)?;慨a(chǎn),成為主流技術的原因之一。
█ HJT 的電池特性,對封裝方案提出了挑戰(zhàn),當前像光轉膜實現(xiàn)批量出貨,對比其他方案,您認為該方案有哪些優(yōu)勢?又會給行業(yè)帶來什么樣的收益?
光轉膜的核心優(yōu)勢是可以將紫外光轉換為可見光,增加組件的發(fā)電增益,并且降低因紫外線導致的HJT組件衰減。根據(jù)我們用210 66片的HJT組件做的實測結果,使用了光轉膜的組件可以比常規(guī)截止膜增加10W左右,對于電站來說,這就是實打實的發(fā)電量增益?,F(xiàn)在光轉膜的價格還是比較高,如果后期成本降下來,穩(wěn)定性也得到驗證,那吸引力就非常大了。
█ 在成本方面,公司目前正在進行的降本探索有哪些?
主要還是集中在減少銀漿、降低靶材用量和薄片化這幾個方向上。
其中降銀漿是重中之重?,F(xiàn)在愛康產(chǎn)線導入含銀量為40%-50%的銀包銅漿料,我們測算下來單瓦電池成本下降6-7分錢,遠期目標是向含銀量30%-20%的方向推進。另外還有一項比較重要的降本工作是0BB的研究,試驗線近期已經(jīng)開始測試,我們自己跑下來主要的技術難點還是在組件可靠性上面,也在跟設備和材料廠家積極地合作尋求提升方案,我們對于0BB的計劃是今年年底或者明年達到量產(chǎn)標準。
總體來說,銀包銅、0BB,以及金屬銦用量優(yōu)化等等降本的手段,再疊加在效率提升上的一些成果,我們預計到明年年初HJT的單瓦成本可以比現(xiàn)在降低1毛左右。
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