作者:李惠钰 来源:中国科学报 发布时间:2021/1/10 11:32:22
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光伏驶入“异质结”新赛道

 

提升电池转化效率、降低发电成本一直是光伏企业的必修课题。不久前,爱康科技长兴基地第一片异质结电池试样生产正式下线,电池片转换效率达到了24.59%,高于目前光伏主流技术产品PERC(发射极和背面钝化电池)的近2%。

异质结电池全称为晶体硅异质结太阳电池,由于其在晶体硅上沉积了非晶硅薄膜,因此具备晶体硅电池与薄膜电池的双重优势,从而具有较高的转换效率和发电量,被认为是继PERC之后的下一代主流技术。

近日,国家能源局公布了第一批能源领域首台(套)重大技术装备项目,异质结太阳能电池生产线被列入其中。业内认为,2021年或将是异质结技术获得大发展的元年。

竞争优势明显

当前,PERC电池转换效率已经逼近24%的极限,异质结电池因具备更高的转换效率,成为越来越多光伏企业押宝的新赛道。

“爱康科技异质结电池流片下线就具有标志性意义。”在日前召开的首届中国泰兴“太阳谷”异质结国际论坛上,中泰证券分析师王可表示,这意味着异质结电池已经具备了量产的条件。他预计,2021年国内异质结电池产能将达到15吉瓦,2022年扩张至30吉瓦,2025年达到100吉瓦。

异质结电池之所以在众多光伏储备技术中脱颖而出,主要因为其具有工艺简单、效率高、发电量高、弱光发电性能好等诸多优势。并且,异质结电池能更好的利用超薄硅片,还可以与钙钛矿等电池技术形成叠层电池,增大光谱吸收范围,效率有望突破35%甚至更高。

“异质结电池是超高效电池的发动引擎,未来超高效率的电池技术,全部建构在异质结电池的基础之上。”捷佳伟创副总经理陈麒麟说。

目前,国内光伏企业不断刷新异质结最高效率。中国科学院电工研究所太阳电池技术部主任王文静提供的数据显示,截止2019年,汉能创造了国际最高效率25.11%;中智异质结双面电池量产平均效率已达24.0%以上,电池效率最高可超24.3%;均石能源500兆瓦异质结生产线实证数据超过24.1%平均转化效率;中威新能源异质结电池效率提升至24.5%。

即使在相同转换率下,异质结电池的发电效率也明显高于PERC。根据实测数据,在使用同是22%效率的PERC电池组件和异质结电池组件,异质结双面组件发电量比高效单晶PERC单面组件发电量高20%~30%左右,比高效单晶PERC双面组件发电量高10%。

不仅如此,“异质结技术结合了薄膜与晶体硅技术,具有N型双面电池结构,结构对称可使电池的工艺步骤降至四步。同时,其整线采用约200℃低温制程工艺,不仅节约能源还能有效降低成本。”晋能科技总经理杨立友介绍说。

而异质结电池完美的对称结构和低温度工艺也使其非常适于薄片化。目前 PERC 电池所用硅片主流厚度为 170~180微米,异质结电池所用硅片厚度则降至 160微米以下,且还具有较大的薄片化空间。

啃下“国产化”硬骨头

虽然,“炒热”的异质结今年有爆发的趋势,但很多专家对该技术产业化发展仍持谨慎态度。王文静表示,“成本、效率、寿命”构成了异质结发展的三要素,目前效率和寿命异质结均有优势,但成本还需要进一步降低。

据记者了解,与 PERC 电池相比,异质结电池银浆、靶材等材料成本及设备成本都比较高。另外,由于异质结电池尚处于规模化初期,其设备及关键材料也大多依赖进口。虽然异质结电池转化效率高,但目前并未与量产的PERC技术拉开较大差距,这也致使其性价比还没有太大优势。

原国务院参事石定寰就曾表示,异质结技术发展的薄弱环节是装备国产化程度较低。没有可靠的国产化设备,成本自然很难下降。

目前,异质结生产设备占异质结生产成本的大头。以核心装备PECVD为例,一直以来,该设备的主要生产厂家是德国企业梅耶博格等国外企业,这无疑增加了国内企业推广异质结技术的压力。

中银国际证券此前在研报中还指出,异质结电池效率进步和降本速度,辅材与设备降本进度不达预期将成为推进该技术产业化的风险。同时,单晶PERC电池效率进步或降本速度超出预期,也将对异质结技术产业化带来影响。

因此,啃下国产化设备这块“硬骨头”,就成为降本的关键突破口。近几年,国内设备厂家陆续投入到整个电池产线生态的研发工作上,促进异质结电池的技术发展。

本次论坛期间,爱康科技就先后发布了iCell高效电池和iPower高效组件。该公司异质结电池项目负责人易治凯表示,随着异质结设备成本、非硅成本快速下降,电池成本在未来三年左右可降至0.8元/瓦,产品效率大幅提升,凭借更高性价比赢得更高市场份额。

“异质结电池生产成本会伴随规模增长逐步下降。以100兆瓦产线和1吉瓦产线为例,按照今年的技术、价格水平,后者的非硅成本只要0.38元/瓦,比前者低0.11元/瓦;电池成本只要0.93元/瓦,比前者低0.13元/瓦。”易治凯表示,随着设备国产化的推进,今年异质结电池产线设备成本可降至4.8亿元/吉瓦,到2025年有望降至4亿元/吉瓦。

“目前,异质结电池银浆耗量大约是传统电池的近三倍,因此,降低低温银浆成本变得尤为重要。”杨立友还建议,首先引入多主栅技术降低银浆的使用量,其次从推动银浆的国产化入手,促进银浆价格降低,同时还可以开发贱金属混合浆料,进一步降低银浆价格。预计未来银浆价格的降幅可达50%~70%。

 
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