單晶VS多晶，N型VSP型，雙面VS單面——后PERC時(shí)代高效電池技術(shù)路線分析

2017-10-25 16:35:19 光伏們　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

　經(jīng)過(guò)兩年的發(fā)展，PERC已經(jīng)成為高效電池的主流技術(shù)路線，目前單晶P-PERC電池平均量產(chǎn)效率可達(dá)21 3-21 5%左右，多晶P-PERC電池平均量產(chǎn)效率可達(dá)19 5-20%左右。未來(lái)的高效電池技術(shù)會(huì)走向何方？　　P型PERC的效率極

　經(jīng)過(guò)兩年的發(fā)展，PERC已經(jīng)成為高效電池的主流技術(shù)路線，目前單晶P-PERC電池平均量產(chǎn)效率可達(dá)21.3-21.5%左右，多晶P-PERC電池平均量產(chǎn)效率可達(dá)19.5-20%左右。未來(lái)的高效電池技術(shù)會(huì)走向何方？

　　P型PERC的效率極限約為22-23%，后續(xù)難以有更高的突破，此外，PERC電池的衰減問(wèn)題一定程度上影響了其性價(jià)比。展望未來(lái)，后PERC時(shí)代光伏電池制造技術(shù)該往何處去？中科院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所劉正新博士及部分業(yè)內(nèi)專家表示，單晶取代多晶、N型取代P型、雙面取代單面，將是未來(lái)光伏電池發(fā)展的趨勢(shì)。

　　單、多晶硅電池價(jià)格差距在縮小

　　一直以來(lái)，關(guān)于單、多晶技術(shù)路線的爭(zhēng)論從未停止。單晶硅電池轉(zhuǎn)換效率高但價(jià)格同樣較高，多晶硅電池成本較低但效率提升有限，兩者各有優(yōu)劣勢(shì)。但隨著近年來(lái)拉晶等技術(shù)的發(fā)展以及領(lǐng)跑者等政策推動(dòng)，單晶的份額正逐步上升。

　　中科院電工所王文靜研究員表示，單、多晶硅片價(jià)格差距在逐漸縮小，主要原因在于單晶率先實(shí)現(xiàn)了金剛線切割，而多晶由于金剛線切割的斷線率高和后續(xù)制絨困難等原因而受阻。據(jù)了解，單晶硅因質(zhì)地均勻的特點(diǎn)率先實(shí)現(xiàn)金剛線工藝配套，2016年左右國(guó)內(nèi)單晶硅切片基本完全實(shí)現(xiàn)金剛線切割，使用金剛石線后，單晶硅片成本下降10%-15%，組件成本下降5%-8%。而多晶金剛線切割的制絨問(wèn)題在今年黑硅等技術(shù)成熟后才得以解決，目前正在加速產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，單、多晶之爭(zhēng)似乎仍將延續(xù)。

　　但就長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，隨著領(lǐng)跑者、前沿基地政策的推動(dòng)以及分布式光伏的爆發(fā)式增長(zhǎng)，高效率組件越發(fā)受到市場(chǎng)的青睞。中來(lái)光電總經(jīng)理劉勇稱，相對(duì)單晶而言，即便采用金剛線+黑硅+PERC，多晶在效率的提升方面也是有限的。而王文靜博士介紹到，通過(guò)降低氧含量、連續(xù)投料、薄片化、新型的尺寸設(shè)計(jì)等技術(shù)的發(fā)展，單晶性價(jià)比將得到大幅提升。

　　高效率、低衰減——N型電池發(fā)展空間巨大

　　N型電池具有衰減低、載流子壽命高等特點(diǎn)，一直是全球高效晶體硅電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的熱點(diǎn)。在研發(fā)上，轉(zhuǎn)換效率突破25%的電池基本上都是N型電池，如HIT（異質(zhì)結(jié)）、IBC（全背電極接觸）、TOPCon（隧道氧化層鈍化接觸）、HBC（異質(zhì)結(jié)+背接觸）等，尤其是HBC電池，目前實(shí)現(xiàn)最高效率26.6%，未來(lái)N型高效電池將具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力。在規(guī)模化生產(chǎn)方面，由于N型電池容易制備雙面電池，并且具有高的雙面效率比、低衰減和溫度系數(shù)等特性，N型硅電池的產(chǎn)業(yè)規(guī)模在不斷擴(kuò)大。英利、中來(lái)、林洋等公司的N-PERT電池，中科院微系統(tǒng)所、晉能、福建金石的N型硅HIT電池，正在推動(dòng)越來(lái)越多的光伏骨干公司布局N型硅電池。

　　英利首席技術(shù)官宋登元博士介紹到，N型硅片與P型硅片相比，具有材料上的天然優(yōu)勢(shì)。P型電池最主要的問(wèn)題在于硼氧對(duì)引起的衰減，而摻磷的N型硅電池硼含量極低，從本質(zhì)上消除了硼氧對(duì)帶來(lái)光致衰減的影響；此外，半導(dǎo)體常見(jiàn)的雜質(zhì)還有金屬雜質(zhì)，而N型基底的抗雜質(zhì)能力非常強(qiáng)，對(duì)鐵、銅等常見(jiàn)金屬雜質(zhì)的容忍度更高，也即在相同金屬污染的情況下，N型硅片的少子壽命要明顯高于P型硅片；同時(shí)，N型硅電池非常適合雙面電池設(shè)計(jì)，且雙面率（指電池背面效率與正面效率之比）可達(dá)到90%以上，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于P型電池，背面發(fā)電量增益更高。

　　N型硅太陽(yáng)電池盡管效率比常規(guī)電池有了很大提高，但由于增加了處理工藝使得制造成本也相應(yīng)提高，同時(shí)由于市場(chǎng)需求導(dǎo)致N型硅片產(chǎn)能較小，目前成本仍高于P型硅片，因此盡快降低制造成本和提升產(chǎn)業(yè)規(guī)模是N型電池目前面對(duì)市場(chǎng)的主要挑戰(zhàn)。

　　發(fā)電量高、應(yīng)用范圍廣——雙面電池優(yōu)勢(shì)明顯

　　根據(jù)國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，以HIT為代表的雙面雙玻組件安裝量將持續(xù)上升，2025年將達(dá)到47GW（年），市場(chǎng)占比達(dá)到20%以上。

　　據(jù)劉正新博士介紹，雙面電池的優(yōu)勢(shì)主要包括以下幾點(diǎn)：

　　（1）發(fā)電增益高。雙面電池由于背面吸收反射的光線，可大幅提升發(fā)電量。背面發(fā)電量增益與反射條件有關(guān)，如水面、草地、沙地、雪地等，反射率均不一樣。此外，雙面電池發(fā)電增益還與組件安裝高度、安裝傾角、遮擋因子等因素有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)看，背面增益最低也可達(dá)到10%以上。

　　（2）應(yīng)用范圍廣。雙面組件由于雙面發(fā)電的特性，尤其適用于屋頂、圍欄、車(chē)棚、漁光互補(bǔ)、農(nóng)光互補(bǔ)、隔音墻等分布式發(fā)電系統(tǒng)。如蘇州西環(huán)高架5MW隔音墻項(xiàng)目，垂直安裝，既隔音，又發(fā)電。

　　（3）更適于積雪地區(qū)，運(yùn)維簡(jiǎn)單。在中國(guó)東北、日本北海道等寒冷地區(qū)，下雪后常規(guī)組件被積雪覆蓋無(wú)法發(fā)電，運(yùn)維工作量巨大，而雙面電池在正面被積雪覆蓋的情況下，背面利用雪地反射繼續(xù)發(fā)電，從而使得組件發(fā)熱，快速融化正面積雪，極大地減少了運(yùn)維量。

　　目前雙面電池主要面臨的挑戰(zhàn)在于檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)的制定。由于其雙面發(fā)電的特性，在測(cè)試雙面電池正反兩面的輸出功率時(shí)頗有難度，目前國(guó)際上尚未發(fā)布統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試方法。因此，如何準(zhǔn)確標(biāo)定雙面電池組件的功率成了亟待解決的難題，一方面，買(mǎi)賣(mài)雙方在功率標(biāo)定上存在較大分歧，嚴(yán)重制約了該產(chǎn)品的商業(yè)化路線；另一方面，雙面組件功率的最終標(biāo)稱取值將直接影響到終端電站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　分割線

　　隨著光伏制造業(yè)的不斷進(jìn)步，各種電池、組件技術(shù)層出不窮，而不管哪種技術(shù)路線，歸根結(jié)底，其發(fā)展取決于性價(jià)比。PERC產(chǎn)品無(wú)疑是當(dāng)前最具潛力的技術(shù)，但PERC光衰問(wèn)題限制了其發(fā)展的空間。各家制造企業(yè)在PERC之后技術(shù)路線上的選擇，或許將決定了發(fā)展的方向和命運(yùn)。

責(zé)任編輯：lixin

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