经过两年的发展,PERC已经成为高效电池的主流技术路线,目前单晶P-PERC电池平均量产效率可达21.3-21.5%左右,多晶P-PERC电池平均量产效率可达19.5-20%左右。未来的高效电池技术会走向何方?
单、多晶硅电池价格差距在缩小
但就长远来看,随着领跑者、前沿基地政策的推动以及分布式光伏的爆发式增长,高效率组件越发受到市场的青睐。中来光电总经理刘勇称,相对单晶而言,即便采用金刚线+黑硅+PERC,多晶在效率的提升方面也是有限的。而王文静博士介绍到,通过降低氧含量、连续投料、薄片化、新型的尺寸设计等技术的发展,单晶性价比将得到大幅提升。
高效率、低衰减——N型电池发展空间巨大
N型电池具有衰减低、载流子寿命高等特点,一直是全球高效晶体硅电池研发和产业化的热点。在研发上,转换效率突破25%的电池基本上都是N型电池,如HIT(异质结)、IBC(全背电极接触)、TOPCon(隧道氧化层钝化接触)、HBC(异质结+背接触)等,尤其是HBC电池,目前实现最高效率26.6%,未来N型高效电池将具有更大的竞争力。在规模化生产方面,由于N型电池容易制备双面电池,并且具有高的双面效率比、低衰减和温度系数等特性,N型硅电池的产业规模在不断扩大。英利、中来、林洋等公司的N-PERT电池,中科院微系统所、晋能、福建金石的N型硅HIT电池,正在推动越来越多的光伏骨干公司布局N型硅电池。
英利首席技术官宋登元博士介绍到,N型硅片与P型硅片相比,具有材料上的天然优势。P型电池最主要的问题在于硼氧对引起的衰减,而掺磷的N型硅电池硼含量极低,从本质上消除了硼氧对带来光致衰减的影响;此外,半导体常见的杂质还有金属杂质,而N型基底的抗杂质能力非常强,对铁、铜等常见金属杂质的容忍度更高,也即在相同金属污染的情况下,N型硅片的少子寿命要明显高于P型硅片;同时,N型硅电池非常适合双面电池设计,且双面率(指电池背面效率与正面效率之比)可达到90%以上,远远高于P型电池,背面发电量增益更高。
N型硅太阳电池尽管效率比常规电池有了很大提高,但由于增加了处理工艺使得制造成本也相应提高,同时由于市场需求导致N型硅片产能较小,目前成本仍高于P型硅片,因此尽快降低制造成本和提升产业规模是N型电池目前面对市场的主要挑战。
发电量高、应用范围广——双面电池优势明显
根据国际权威机构预测,以HIT为代表的双面双玻组件安装量将持续上升,2025年将达到47GW(年),市场占比达到20%以上。
据刘正新博士介绍,双面电池的优势主要包括以下几点:
(1)发电增益高。双面电池由于背面吸收反射的光线,可大幅提升发电量。背面发电量增益与反射条件有关,如水面、草地、沙地、雪地等,反射率均不一样。此外,双面电池发电增益还与组件安装高度、安装倾角、遮挡因子等因素有关。据统计数据来看,背面增益最低也可达到10%以上。
(2)应用范围广。双面组件由于双面发电的特性,尤其适用于屋顶、围栏、车棚、渔光互补、农光互补、隔音墙等分布式发电系统。如苏州西环高架5MW隔音墙项目,垂直安装,既隔音,又发电。
(3)更适于积雪地区,运维简单。在中国东北、日本北海道等寒冷地区,下雪后常规组件被积雪覆盖无法发电,运维工作量巨大,而双面电池在正面被积雪覆盖的情况下,背面利用雪地反射继续发电,从而使得组件发热,快速融化正面积雪,极大地减少了运维量。
目前双面电池主要面临的挑战在于检测方法和标准的制定。由于其双面发电的特性,在测试双面电池正反两面的输出功率时颇有难度,目前国际上尚未发布统一的标准测试方法。因此,如何准确标定双面电池组件的功率成了亟待解决的难题,一方面,买卖双方在功率标定上存在较大分歧,严重制约了该产品的商业化路线;另一方面,双面组件功率的最终标称取值将直接影响到终端电站的系统设计。
随着光伏制造业的不断进步,各种电池、组件技术层出不穷,而不管哪种技术路线,归根结底,其发展取决于性价比。PERC产品无疑是当前最具潜力的技术,但PERC光衰问题限制了其发展的空间。各家制造企业在PERC之后技术路线上的选择,或许将决定了发展的方向和命运。