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光伏駛入“異質結”新賽道

2021-01-11 08:14:28 中國科學報   作者: 李惠鈺  

提升電池轉化效率、降低發電成本一直是光伏企業的必修課題。不久前,愛康科技長興基地第一片異質結電池試樣生產正式下線,電池片轉換效率達24.59%,高于目前光伏主流技術產品PERC(發射極和背面鈍化電池)近2個百分點。

異質結電池全稱晶體硅異質結太陽電池,由于其在晶體硅上沉積了非晶硅薄膜,因此具備晶體硅電池與薄膜電池的雙重優勢,從而具有較高的轉換效率和發電量,被認為是繼PERC之后的下一代主流技術。

近日,國家能源局公布了第一批能源領域首臺(套)重大技術裝備項目,異質結太陽能電池生產線被列入其中。業內認為,2021年將是異質結技術大發展元年。

競爭優勢明顯

當前,PERC電池轉換效率已經逼近24%的極限,異質結電池因具備更高轉換效率,成為越來越多光伏企業押寶的新賽道。

“愛康科技異質結電池流片下線具有標志性意義。”在日前召開的首屆中國泰興“太陽谷”異質結國際論壇上,中泰證券分析師王可表示,這意味著異質結電池已經具備了量產條件。他預計,2021年國內異質結電池產能將達到15吉瓦,2022年擴張至30吉瓦,2025年達到100吉瓦。

異質結電池之所以在眾多光伏儲備技術中脫穎而出,主要因為其具有工藝簡單、效率高、發電量高、弱光發電性能好等諸多優勢。并且,異質結電池能更好利用結合超薄硅片,還可以與鈣鈦礦等電池技術形成疊層電池,增大光譜吸收范圍,效率有望突破35%,甚至更高。

“異質結電池是超高效電池的發動引擎,未來超高效率的電池技術,全部建構在異質結電池的基礎之上。”捷佳偉創副總經理陳麒麟說。

目前,國內光伏企業不斷刷新異質結電池最高效率。中國科學院電工研究所太陽電池技術部主任王文靜提供的數據顯示,截至2019年,漢能創造了國際最高效率25.11%;中智異質結雙面電池量產平均效率已達24.0%以上,電池效率最高可超24.3%;均石能源500兆瓦異質結生產線實證數據超過24.1%平均轉化效率;中威新能源異質結電池效率提升至24.5%。

即使在相同轉換率下,異質結電池的發電效率也明顯高于PERC。根據實測數據,在使用同是22%效率的PERC電池組件和異質結電池組件的情況下,異質結雙面組件發電量比高效單晶PERC單面組件發電量高20%~30%,比高效單晶PERC雙面組件發電量高10%。

不僅如此,“異質結技術結合了薄膜與晶體硅技術,具有N型雙面電池結構,結構對稱可使電池的工藝步驟降至四步。同時,其整線采用約200℃低溫制程工藝,不僅節約能源還能有效降低成本。”晉能科技總經理楊立友介紹說。

而異質結電池完美的對稱結構和低溫工藝也使其非常適于薄片化。目前 PERC 電池所用硅片主流厚度為 170~180微米,異質結電池所用硅片厚度則降至 160微米以下,且仍有較大薄片化空間。

啃下“國產化”硬骨頭

雖然“炒熱”的異質結今年有暴發的趨勢,但很多專家對該技術產業化發展仍持謹慎態度。王文靜表示,“成本、效率、壽命”構成了異質結發展的三要素,目前效率和壽命異質結均有優勢,但成本還需要進一步降低。

據記者了解,與 PERC 電池相比,異質結電池銀漿、靶材等材料成本及設備成本都比較高。另外,由于異質結電池尚處于規模化初期,其設備及關鍵材料也大多依賴進口。雖然異質結電池轉化效率高,但目前并未與量產的PERC技術拉開較大差距,這也導致其性價比沒有太大優勢。

國務院原參事石定寰就曾表示,異質結技術發展的薄弱環節是裝備國產化程度較低。沒有可靠的國產化設備,成本自然很難下降。

目前,異質結生產設備占異質結生產成本的大頭。以核心裝備PECVD為例,一直以來,該設備的主要生產廠家是德國梅耶博格等國外企業,這無疑增加了國內企業推廣異質結技術的壓力。

中銀國際證券此前在研報中指出,異質結電池效率進步和降本速度、輔材與設備降本進度不達預期將成為推進該技術產業化面臨的風險。同時,單晶PERC電池效率進步或降本速度超出預期,也將給異質結技術產業化帶來影響。

因此,啃下設備國產化這塊“硬骨頭”,就成為降本的關鍵突破口。近幾年,國內設備廠家陸續對整個電池產線生態加大研發投入,促進異質結電池的技術發展。

本次論壇期間,愛康科技就先后發布了iCell高效電池和iPower高效組件。該公司異質結電池項目負責人易治凱表示,隨著異質結設備成本、非硅成本快速下降,電池成本在未來3年可降至0.8元/瓦,產品效率大幅提升,將憑借更高性價比贏得更高市場份額。

“異質結電池生產成本會伴隨規模增長逐步下降。以100兆瓦產線和1吉瓦產線為例,按照現在的技術、價格水平,后者的非硅成本只要0.38元/瓦,比前者低0.11元/瓦;電池成本只要0.93元/瓦,比前者低0.13元/瓦。”易治凱表示,隨著設備國產化的推進,今年異質結電池產線設備成本可降至4.8億元/吉瓦,到2025年有望降至4億元/吉瓦。

“目前,異質結電池銀漿耗量大約是傳統電池的3倍,因此,降低低溫銀漿成本變得尤為重要。”楊立友建議,首先引入多主柵技術降低銀漿的使用量;其次從推動銀漿的國產化入手,促進銀漿價格降低,同時還可以開發賤金屬混合漿料,進一步降低銀漿價格。預計未來銀漿價格降幅可達50%~70%。




責任編輯: 李穎

標簽:光伏,“異質結”