新闻
  • 新闻
  • 产品
  • 企业

当前位置:

N型太阳能电池的优势和商业化面临的挑战

光伏电池组件  来源:中时电子报  作者:吴骏骅  2017/9/5 10:44:33  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:目前全球多数硅晶太阳能电池都采用传统P型标准制程,但P型电池在转换效率达到22%后,即面临资本及技术投入边际效益率递减效应,转换效率难再有效增加。因此太阳能厂开始将目光放在次世代的N型太阳能电池的商业化上,其中又以异质结(Hetero junction with Intrinsic,HJT)电池,以及指叉状背接触(Interdigitated Back Contact,IBC)电池两种技术最具有潜力,本文将探讨此两种N型太阳能电池发展状况,提供相关业者参考。

目前能量产N型太阳能电池的厂商,仅有SunPower与Panasonic两家。图为SunPower的太阳能板。图/路透

太阳能发电成本的下降,来自两大主要因素。一为制造成本的下降,二为太阳能电池与模组本身转换效率的提升。在商业竞争下,太阳能电池转换效率逐年往高效率发展,从早期平均约15%左右,以每年0.5%左右的速度逐年增加。目前全球绝大多数的硅晶电池皆采用P型,但在效率达到22%后,效率提升的空间已有限,面临资本及技术投入边际效益率递减问题。

效率有优势的N型电池

虽然P型电池发展遭遇瓶颈,全球太阳能厂仍面临需求端仍不断追求效率提升的压力,产业界将目光放在次世代的N型太阳能量产化上。

主要N型硅晶太阳能电池主要包括,HJT、IBC和N-PERT/N-PERL电池三大类。这三种均带有N型晶硅电池的特点,例如:少子寿命高、无光衰、弱光效应好,但其中又以HJT及IBC因为提升效率的潜力最大,受到关注度最高。各国厂商无不纷纷加紧研发速度,主要太阳能国家政策也加以政策扶持。但至目前为止,能成功量产并商业化销售的,只有日本Panasonic以及美国SunPower两家公司。

其中HJT电池是距离实现大规模量产最近的次世代太阳能电池技术,其优势不仅在于能量转换效率高,还在于制程简单、高温下发电效率衰减小、可使用薄型化硅晶圆、和低模组封装损失、可双面发电等多种优点,成为次世代最被看好的电池技术。而IBC电池,P-N结和电极全部置于电池背面,消除了电池正面栅线的遮光,增加转换效率,可达到23%以上。但其制程复杂,机台设备投资大,使成本几乎为传统电池的两倍以上,因此如何降低IBC制造成本,是目前各国开发重点。也有实验室开发出同时结合HJT+IBC两种结构之电池,并实现了25.6%的全球最高效率,是晶硅太阳电池有机会实现的最高效率。而第三种电池N-PERT/N-PERL结构简单,最大程度保留和利用现有传统P型电池设备制程,量产化困难度最低,但转换效率没有前面两种电池高。

而根据国际太阳能技术路线图ITRPV2016所做的预测,指出随着IBC、HJT等电池新结构,N型单晶电池的效率优势会越来越明显,市场占有率会逐步增加。并随着雷射、离子注入等技术的量产化,HJT太阳能电池将可望在2026年超过10%市场占有率,IBC背部接触式达12%。而传统的P型电池市占率将逐年降低。

商业化的挑战

虽然HJT太阳能电池具有许多优势,但在商业化量产上,仍面临挑战需要克服:

新增设备机台与制程要求严格:与传统P型电池制程不同,需增加薄膜沉积机台。要制作非晶硅与晶体硅沉积,对制程环境要求严格。除此之外,磷扩散制程需要达到适合洁净度要求、并有效的钝化。

低温模组封装技术:由于HJT电池的低温制程特性,不能采取传统硅晶电池的高温封装法,需要开发适宜的低温封装技术。

高品质的硅晶圆材料:高品质的硅晶圆材料需求,将使购料成本上升。

至于IBC太阳能电池最主要的挑战,来自于量产化成本的下降:

背面指状交叉状制程与离子注入技术的量产化:IBC电池的核心技术是如何在电池背面制造出良好的指状交叉状的P区和N区。传统作法是利用液态硼扩散和微影制程,但需要高温制程且均匀性较差,需要多道复杂制程。半导体产业中常用的离子注入技术,虽均匀性较佳、结深精确可控但成本高昂,如何达到量产化,是目前最具挑战的关键议题。

雷射加工困难度:利用雷射的高能使局部升华在电池背面开孔,但制程带来的硅片损伤影响接触电极。因需精准定位增加加工时间,降低生产效率,量产化仍是瓶颈。

最初市场仅有SunPower与Panasonic两家厂商投入次世代N型太阳能电池量产上,但随着HJT电池专利到期,与各国投入研发降低IBC电池生产成本下,近年来国际大厂如Tesla(SolarCity)、韩国LG,中国大陆英利等公司,也纷纷投入N型电池开发。

台湾厂商方面,也有公司开始投入。其中以新日光开发HJT电池最为积极,目前已有试量产成果,预计在2017年下半年将有50MW可进入产阶段。其他公司如元晶也宣布俄罗斯机台厂IZOVAC,共同研发HJT太阳能电池技术,但仍在研发阶段。

N型电池效率与发展前景值得期待,但量产化及成本下降是目前最需要解决之议题。如果导入成本过于昂贵,最终发电成本仍无法与传统型太阳能电池抗衡,而无法快速渗透市场。在目前P型太阳能电池一片红海竞争之下,台湾厂商在制程调整、良率开发、参数优化、量产化经验,皆具有相当的竞争优势,如果能在次世代N型太阳能电池上站稳脚步,将可有效建立技术进入门槛。(本文作者为资策会MIC产业分析师)

原标题:N型电池 太阳能次世代新星

投稿联系:陈女士 13693626116   QQ: 1831213786
邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#换成@)
北极星太阳能光伏网声明:此资讯系转载自北极星电力网合作媒体或互联网其它网站,北极星太阳能光伏网登载此文出于传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其描述。文章内容仅供参考。
热点关注
科普|钙钛矿太阳能电池

科普|钙钛矿太阳能电池

近日,众多高校实验室纷纷爆出喜讯:上海交大韩礼元教授团队发声,团队历时3年在大面积高质量钙钛矿薄膜制备的基础上,开发了有效面积36.1cm2的钙钛矿电池模块,在国际认证机构首次获得了12.1%的认证效率。这一成果的出现意味着未来钙钛矿光伏技术有了走出实验室、实现大规模产业化的可能。华中科技大学自主研发出的新型钙钛矿太阳能电池正在积极准备量产,华科大团队已经获得

--更多
最新新闻

新闻排行榜

今日

本周

本月

相关专题

关闭

重播

关闭

重播

 
本周热门关键词:

Email订阅最新光伏资讯

订阅