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异质结电池:下一代光伏电池技术方向

光伏电池组件  来源:集邦新能源网    2020/9/29 13:41:19  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯:异质结电池转换效率高,拓展潜力大,工艺简单并且降本路线清晰,契合了光伏产业发展的规律,是最有潜力的下一代电池技术。目前正处于产业导入期,产业中新老玩家纷纷加速HIT电池产线的投产,目前全球已有HIT电池产能接近3GW,但主要参与方当前的规划产能已经超过16GW,具有长期投资价值。

(来源:微信公众号“集邦新能源网” ID:EnergyTrend)

异质结电池全称为本征薄膜异质结电池,同样是基于光生伏特效应,只是P-N结是由非晶硅(a-Si)和晶体硅(c-Si)材料形成的(背面的高低结亦然)。

在电池新技术方面,异质结电池由于其独特的双面对称结构及非晶硅层优秀的钝化效果,具备着转换效率高、双面率高、几乎无光致衰减、温度特性良好、可使用薄硅片、可叠加钙钛矿等多种天然优势,加之其制造工艺流程较短,未来成本下降空间较大。

从光伏电站的业主视角出发,应用HJT技术后,光伏电池片的转换效率从22.3%提升至24%,即同等占地面积的电站,年发电量约增加7.6%。

异质结技术不仅具备优异的转换效率,而且生产工艺步骤相对简单。与需要10余项流程的PERC+以及TOPCon相比,HJT工艺流程相当简洁,首先,与常规电池处理一致,对机械切割后的硅片表面进行蚀刻、制绒处理。随后,开始在硅片两侧沉积本征非晶硅薄膜,然后再沉积极性相反的掺杂非晶硅薄膜。再下一步,开始制备TCO薄膜,TCO的制备主要通过物理气相沉积(PVD)技术的溅射来完成。最后,在TCO顶部进行表面金属化处理,便可得到异质结电池。

而且其中清洗制绒和丝网印刷都是传统硅晶电池的工艺,HJT独特的工艺在于非晶硅薄膜沉积以及TCO膜沉积。

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图表来源:CPIA

目前国内已有多家企业积极推动异质结电池的产业化,M2规格电池片的实验室最高转换效率已突破25%,领先的量产转换效率位于23.5%-24%之间。

2019年6月隆基股份发布了M6(166mm)硅片,2019年8月中环股份发布了M12(210mm)硅片,新一轮的硅片规格标准的变化启动。

2020年6月隆基股份、晶澳科技、晶科能源等企业成立182联盟,致力于推动182mm硅片的量产化应用,有助于大组件的量产。

2020年7月16日,天合光能发布了最新一版的至尊组件,组件采用210硅片制成的PERC电池,版型为6*10,同时采用了半片低温无损切割、多主栅以及高密度装封等技术,功率可达600W。其中低温无损切割技术和多主栅技术的推广应用都将有助于未来异质结电池的应用。

值得注意的是,组件的功率等于组件中有效的电池片面积、太阳辐射强度以及电池效率之积。因此未来将异质结电池替代PERC电池时将造就更大功率的组件,从而为终端投资者带来更低的单瓦成本和度电成本。

相比于PERC电池,HIT电池在制备过程对清洁度要求更高,需要对设备和车间做到更高程度的洁净度,因此不能与传统电池的生产车间兼容。整体而言HJT电池生产设备与单晶PERC电池生产不兼容,亦不完全与TOPCon、IBC等其他N型电池设备兼容。

HIT制绒清洗设备:捷佳伟创的链式HIT硅片清洗设备和超高产能HIT单晶制绒清洗设备均已完成样机,并正式交付客户HJT电池线;

非晶硅沉积设备:主要以进口设备为主,包括日本松下、梅耶博格、应用材料等,国内理想能源已开始VHFCVD的研制。

透明导电薄膜设备:日本住友垄断了RPD设备的专利以及对应的专属靶材IWO,捷佳伟创通过与其合作具备了RPD产品供应能力;冯阿登纳、新格拉斯等外资企业基于PVD的工艺也推出对应的产品,但由于ITO靶材性价比相对较低,且PVD工艺在镀膜质量上较RPD仍存在一定差距,因此PVD尚未全面推广。

丝印设备:竞争格局与PERC电池基本一致,迈为股份具备较为明显的优势,但捷佳伟创也推出了相关产品。

中泰证券认为,在平价上网过渡阶段,电池片环节将成为本轮光伏产业降本增效的主阵地,有望获得产业持续的资本投入。HJT技术作为下一代电池片技术,具备开路电压高,温度系数低等多项优点,长期发展趋势具备强确定性。从投产节奏来看,随着HJT部分设备及材料开始国产化,HJT的性价比正不断提升,后续随着参与研发生产的企业逐步增加,异质结电池量产转换效率有望进一步提升,同时制造设备、辅材等成本有望持续下降,异质结电池的产业化有望进入快车道。(文章来源:全民光伏)

原标题:异质结电池:下一代光伏电池技术方向

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