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晶科能源:N型万事俱备,加速接棒

2021-10-21 14:03:30 5e

首先,为什么要做N型,组件演变发展的趋势,简而言之无非是功率的爬升,追根溯源还是与电池片的效率直接挂钩。目前来讲,晶科的单晶 PERC 电池23.38%的转换效率已经逐渐逼近其本身的效率极限(24.5%),在此基础上再做功率大突破只能从电池片尺寸和组件版型下手,这无疑会给运维成本,支架逆变器匹配性带来巨大的压力。而N型TOPCon电池,效率极限远高于PERC电池(28.2%~28.7%)。N 型电池除了具有转换效率高、还具有双面率高、温度系数低、无光衰、弱光效应好、载流子寿命更长等优点。从长期来看具有绝对的性价比优势。可以说,N型技术的兴起是未来必然的趋势。

目前,N型电池技术主要有TOPCon,HJT以及IBC三类。晶科能源副总裁钱晶出席近日第二届“一带一路”能源部长会议期间,在“下一代领先光伏技术如何促进一带一路能源转型”的议题中,就效率、成本及工艺等 多个角度对这三种工艺做个对比:

1) 从效率角度看,TOPCon 电池的极限理论效率达到 28.7%,高于 HJT 的 27.5% 和 PERC 的 24.5%。而从目前量产效率看,晶科最新的TOPCon 世界纪录效率达到25.4%,批量产线效率超过 24%,即使这样距极限效率仍有一定差距,效率提升的空间还很大;

2) 从工艺角度看,TOPCon与HJT实现功率提升的方式都是通过钝化,不过前者通过隧穿氧化层,HJT通过沉积非晶硅薄膜方式。TOPCon 需要在 PERC 产线上增加扩散、 刻蚀及沉积设备改造,成本增加幅度小;而 HJT 电池工艺最简单、步骤最少(核 心工艺 4到7 步),但基本全部替换掉 PERC 产线,带来的直接结果就是2.4~4亿元/GW的设备成本提升。银浆消耗量的差距,基于目前的数据来看,HJT电池的银浆消耗量是TOPCon的两倍左右,且这个倍率在短期内不会被拉平。工艺的差别,从而导致两者商业化成本的差值(约0.3¥/W),随着银浆成本上涨,可能0.3元人民币/瓦的差值还不止。

钱晶认为P 型产线转向 N 型电池的关键时点已经到来。N 型电池 提效降本空间更大的优势便体现出来,近期的原材料飞涨更会加速向N 型转型。其中TOPCon是最具性价比的路线,电池转换效率极限较高,设备成本低,量产提速空间更大。

而对于新兴资本和新进入者更偏向投资HJT,钱晶认为这是伪命题的理论,难道光伏是那么没有制造经验和工艺门槛的吗,难道新设备拉近车间就能生产出好产品的吗?没有累积经验的新资本、新玩家是需要更长时间和更曲折学习曲线才能实现理论上的优势,而那个时候TOPCon的优势又何至于今天已经达到的水平。

TOPCon 电池技术,即隧穿氧化层钝化接触技术。由于 PERC 电池金属电极仍与硅衬底直接接触,金属与半导体的接触界面由于功函数失配会产生能带弯曲,并产生大量的少子复合中心,对太阳电池的效率产生负面影响。因此,有学者提出电池设计方案中用薄膜将金属与硅衬底隔离的方案减少少子复合,在电池背面制备一层超薄氧化硅,然后再沉积一层掺杂硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构。超薄氧化层可以使多子电子隧穿进入多晶硅层同时阻挡少子空穴复合,进而电子在多晶硅层横向传输被金属收集,极大地降低金属接触复合电流,提升了电池的开路电压和短路电流,从而提升电池转化效率。

TOPCon 的发展历史其实并不长,由德国 Fraunhofer 研究所的 Frank Feldmann 博士在 2013 年于 28th EU-PVSEC 首次提出 TOPCon 的电池概念。此后,经过一系列科研院所的积极研发推进技术工艺的逐步成熟和理论转换效率提升,TOPCon 电池的极限理论效率达到 28.7%,高于 HJT 的 27.5%和 PERC 的 24.5%。而目前晶硅电池产业化平均效率低于实验室效率 2 个百分点左右, TOPCon 电池产业化效率有更高的提升空间。N 型 TOPCon 电池转换效率较行业有近0.5%以上的优势。

从量产效率提升明显,2021 年产业化发展提速。目前 TOPCon 量产的情况看,平均量产效率主要在24.5%,最高效率达到25%,包括晶科等在内的主流电池厂商 2021 年的规划产能已经达15GW。目前单晶硅片商业化尺寸 TOPCon 电池效率首次突破 25.4%,创下最新的世界纪录。




责任编辑: 李颖

标签: 晶科能源 N 型电池

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