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随着太阳能光伏发电变得比化石燃料发电更便宜,全球太阳能光伏安装量正迅猛增长——该现象已在105个国家和地区出现。这是一个转折点,各经济体已走出利他主义的樊篱,太阳能光伏成为全球能源组合中的一个重要部分。
对终端用户而言,每瓦成本的持续下降是个极好的消息,而电池效率的提高和制造成本的同时下降是其必要前提。
不过,如果您是光伏电池制造商,各方面不断下滑的价格则是一把双刃剑:强大的需求是好事,但您必须通过改进制造工艺来持续降低成本,这样才能不断盈利。
那么,如何在这个竞争激烈的行业中实现这一目标呢?在取得跳跃式发展之后,我们将会看到一个绝佳的案例——电池制造商如何通过一种被称为“二次印刷”的新兴技术提高盈利能力。我三年前首次提到该技术,当时它尚处于发展初期。如今,该技术正在全球电池制造商中得到快速普及。
正如下面这幅直方图所示,高效光伏电池越多越好。高效电池越多价值就越大,而且有助于制造商从激烈的市场竞争中脱颖而出。通过改变电池的设计来提高效率能够带来立竿见影的收益,只要实施改变的成本不超过额外的收入。
可重复性也是一个有力的杠杆:每制造出一片不符合标准的光伏电池,企业的盈利能力都会受到影响。毕竟,无论电池能否正常工作,其制造成本都是一样的。显然,将每片电池所用原材料量降至最低将是大有裨益的。
让我们来看一片典型的电池。当今市场上绝大多数光伏电池的正面都有一个导电网络,用于将电能从电池传导到其他地方。这些导线是通过丝网印刷工艺印制上去的,即将银浆通过模版挤到硅片上,然后在炉中烘干。目前最先进的导线宽度为60至80微米。
除了硅片本身,银浆是成本最高的材料。如今多数光伏电池正面的接触线网络需要使用约140毫克的银浆。显然,减少银浆用量是有益的。但是,还有另外一个意义上的接触线成本高昂:接触线会占用硅片正面的面积,而这些面积本可用于采集光能,其结果是损失了效率。
(完全消除正面导线则是个不错的主意,有些电池结构就是针对这一点而开发的,即把全部接触线移到硅片背面。然而,目前在多数情况下,这样做所带来的制造复杂性妨碍了其经济可行性。)
遗憾的是,我们还不能通过印制更细的导线来解决这个问题,因为导线越细,电阻越大,而且难以印制,结果还可能导致导线断开(即“断线”),最终制造出效率低下且很可能被报废的电池。
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