近期海外媒體對(duì)光轉(zhuǎn)膜技術(shù)進(jìn)行大量報(bào)道,有大眾媒體、日本媒體、行業(yè)媒體等。我們過(guò)去一年也對(duì)光轉(zhuǎn)膜技術(shù)也在做持續(xù)關(guān)注。
光轉(zhuǎn)膜成為異質(zhì)結(jié)標(biāo)配
繼2021的“N型元年”之后,N型在2022年迎來(lái)了爆發(fā)式增長(zhǎng),截止2023年9月,全球N型電池產(chǎn)能400GW,到2024年初將達(dá)到670GW。
N型組件,以其高效、高發(fā)電能力、長(zhǎng)效等特點(diǎn)也贏得了終端的青睞。全球頭部光伏電站投資企業(yè),在設(shè)備選型時(shí)越來(lái)越多的選擇N型產(chǎn)品。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前市場(chǎng)上N型組件占比約為20%,相比一年前的7%提升了13%,同時(shí)要注意的是隨著N型產(chǎn)能的釋放,N型產(chǎn)品的市占率越來(lái)越高,顯示了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。
N型電池目前主要分為三類(lèi):TOPCon、HJT、BC類(lèi)電池。其中TOPCon技術(shù)與P型PERC電池“銜接”最為順暢,成為眾多光伏企業(yè)的首選,而HJT和BC類(lèi)電池對(duì)于新工藝、新設(shè)備、新材料的要求更高,良率和效率也在不斷攀升。
毫不夸張地說(shuō),光伏產(chǎn)業(yè)再次到了技術(shù)路線的“十字路口”。
從本期開(kāi)始,我們針對(duì)不同的N型技術(shù)最新進(jìn)展做專題系列文章,以對(duì)光伏企業(yè)在技術(shù)路線選型時(shí)提供參考。本期針對(duì)異質(zhì)結(jié)的進(jìn)展,對(duì)華晟新能源、愛(ài)康光電進(jìn)行了采訪,在此表示感謝。
在采訪的過(guò)程中,受訪企業(yè)表示,制約異質(zhì)結(jié)進(jìn)一步加速的主要問(wèn)題是成本。目前各家企業(yè)思路都集中在減少銀漿、靶材的用量和硅片減薄幾個(gè)方面,同時(shí)推動(dòng)產(chǎn)能快速爬坡以攤薄管理成本。受訪企業(yè)透露,2023年相關(guān)技術(shù)取得了較大突破,預(yù)計(jì)到2024年可以看到HJT成本大幅優(yōu)化,推動(dòng)量產(chǎn)進(jìn)而帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)優(yōu)化,進(jìn)入“良性降本循環(huán)”。
專家預(yù)計(jì),2023年異質(zhì)結(jié)組件出貨量約為10GW,到2024年將大幅提升至50GW左右。
目前一線廠商單面微晶工藝電池效率約為25.5%,后續(xù)搭載雙面微晶工藝可以提升至25.7%。
此前,HJT陣營(yíng)一直采用的是“三減”策略:減銀、減柵線、硅片減薄,同時(shí)還有TCO優(yōu)化、制絨優(yōu)化、間隙貼膜等技術(shù),在光轉(zhuǎn)膜技術(shù)誕生后,改為目前的“三減一增”,通過(guò)光轉(zhuǎn)膜提升發(fā)電量。
其中光轉(zhuǎn)膜技術(shù)的出現(xiàn),從另外一個(gè)方向給HJT增加了很大的競(jìng)爭(zhēng)力。
相對(duì)其它環(huán)節(jié)穩(wěn)步提升,光轉(zhuǎn)膜提供了立竿見(jiàn)影的提升,更是思路上的全新創(chuàng)新。正如激光硼擴(kuò)對(duì)于TOPCon的推動(dòng)一樣,光轉(zhuǎn)膜也很可能成為HJT技術(shù)的“臨門(mén)一腳”。
該技術(shù)由賽伍于2022年發(fā)明,并于同年獲得光能杯年度唯一性大獎(jiǎng)項(xiàng)“年度輔材獎(jiǎng)”。
不到一年時(shí)間,光轉(zhuǎn)膜已經(jīng)成為所有HJT異質(zhì)結(jié)電池廠家形成共識(shí)的“必選項(xiàng)”。
光轉(zhuǎn)膜的原理并不復(fù)雜。晶硅電池主要吸收太陽(yáng)光中波長(zhǎng)320nm~1100nm的可見(jiàn)光和近紅外光發(fā)電,而光轉(zhuǎn)膜則是將紫外光轉(zhuǎn)為可見(jiàn)光。據(jù)愛(ài)康技術(shù)負(fù)責(zé)人介紹,光轉(zhuǎn)膜還可以降低因紫外線導(dǎo)致的HJT組件衰減,紫外線也可以發(fā)電,但會(huì)造成電池片的老化,通過(guò)光轉(zhuǎn)膜技術(shù),不僅提升了組件發(fā)電量,同時(shí)也讓組件壽命變得更長(zhǎng)。
光轉(zhuǎn)膜更重要的意義在于:在電池企業(yè)艱難提升電池轉(zhuǎn)換效率的時(shí)候,為行業(yè)尋找了另外一條提升組件效率的路。
隨著“N時(shí)代”的到來(lái),光轉(zhuǎn)膜技術(shù)受到各界熱捧,在不同技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)焦灼的背景下,任何能夠提效降本的技術(shù)都值得關(guān)注,尤其是光轉(zhuǎn)膜對(duì)于HJT異質(zhì)結(jié)技術(shù)更加友好,可以給單塊組件帶來(lái)10-12W的增益,提升1.5%-2%的發(fā)電量。目前愛(ài)康光電提供的數(shù)據(jù)顯示,實(shí)際提升在10W左右。
華晟新能源董事長(zhǎng)徐曉華曾表示“光轉(zhuǎn)膜確實(shí)可以提升發(fā)電量,大約有1%~2%?!彼瑫r(shí)指出,光轉(zhuǎn)膜還有助于提升電池整體穩(wěn)定性。目前TOPCon電池效率提升也很快,光轉(zhuǎn)膜有助于幫助組件企業(yè),鞏固異質(zhì)結(jié)組件的效率優(yōu)勢(shì)。
而根據(jù)第三方機(jī)構(gòu)TUV萊茵2022年10月發(fā)布的測(cè)試報(bào)告顯示,在15-75攝氏度和100-1100W/㎡的輻照度范圍內(nèi),光轉(zhuǎn)膜異質(zhì)結(jié)組件的實(shí)際功率比使用常規(guī)截止膜的異質(zhì)結(jié)組件平均高1.22%,在紫外段的光譜響應(yīng)效果比較明顯,模擬發(fā)電量高0.82%。
根據(jù)華晟新能源預(yù)測(cè),2025年異質(zhì)結(jié)產(chǎn)能達(dá)到150-200GW,按每瓦1200小時(shí)的有效光照小時(shí)數(shù)粗略估算,光轉(zhuǎn)膜每年可為行業(yè)帶來(lái)的價(jià)值為14.76億-19.68億度的額外發(fā)電量。約等于剛并網(wǎng)不久的全球最大水光互補(bǔ)電站雅礱江柯拉水光電站的全年發(fā)電量。
受訪組件廠家介紹了這一年來(lái)光轉(zhuǎn)膜的使用情況:在光轉(zhuǎn)膜出現(xiàn)之后,這些企業(yè)第一時(shí)間開(kāi)始著手使用光轉(zhuǎn)膜,目前都通過(guò)了老化測(cè)試。
今年2月,華晟新能源開(kāi)始批量采購(gòu)光轉(zhuǎn)膜,東方日升、潤(rùn)海、愛(ài)康也都開(kāi)始在2季度后批量應(yīng)用,預(yù)計(jì)全年光轉(zhuǎn)膜出貨量在5GW左右。
異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)人員認(rèn)為,未來(lái)通過(guò)國(guó)產(chǎn)化和良率提升,光轉(zhuǎn)膜成本將再度下降,對(duì)于異質(zhì)結(jié)廠家吸引力巨大。
以下是采訪實(shí)錄:
受訪人:?華晟新能源研發(fā)總監(jiān) 周肅
█ 光伏電池技術(shù)正在由P型向N型迭代升級(jí),影響N型產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程的因素有哪些?
N型你要它一分為二來(lái)看,異質(zhì)結(jié)的情況和TOPCon的情況是完全不一樣的。對(duì)于TOPCon來(lái)說(shuō),目前最大的影響因素,一是設(shè)備的交速度,第二是各個(gè)廠家的產(chǎn)線建設(shè)和調(diào)試,具備不同能力的電池廠,產(chǎn)能爬坡的速度和良率控制的差異還是蠻大的。
而對(duì)于異質(zhì)結(jié)來(lái)說(shuō),最主要的突破來(lái)自于人才的培育。因?yàn)楫愘|(zhì)結(jié)所需的人才和之前的晶硅體系不太一樣,在人才方面仍然屬于比較匱乏的狀態(tài),電池廠、設(shè)備廠和材料廠都面臨著相同的問(wèn)題。
█ 除了人才之外,還有哪些因素制約了異質(zhì)結(jié)發(fā)展?
一方面真正躬身入局異質(zhì)結(jié)的企業(yè)還不是很多,所以外界不清楚技術(shù)的變化速度和趨勢(shì),認(rèn)為降本增效是一個(gè)很慢的過(guò)程,所以動(dòng)作會(huì)慢一些。
另外對(duì)于新技術(shù)路線,客戶也需要有適應(yīng)過(guò)程。目前很少有客戶對(duì)于異質(zhì)結(jié)組件的可靠性提出質(zhì)疑,但會(huì)問(wèn)是否能夠按時(shí)交付,同時(shí)很多企業(yè)開(kāi)始單獨(dú)招采異質(zhì)結(jié)組件,而之前都是整體歸類(lèi)為N型,說(shuō)明更多客戶能夠意識(shí)到異質(zhì)結(jié)多發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)。
9月下旬華晟中標(biāo)了國(guó)電投160MW的訂單,就是單獨(dú)把異質(zhì)結(jié)列出來(lái)招標(biāo)。
█ 異質(zhì)結(jié)提效降本有哪些主要方向?華晟對(duì)此做了怎樣的探索?
提效從如下幾個(gè)方面:第一個(gè)是產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上。第二是材料端的選擇跟優(yōu)化,包含硅片質(zhì)量的優(yōu)化,有ITO薄膜性能的優(yōu)化,將基礎(chǔ)電極印得越細(xì)越窄越高,導(dǎo)電性更好好,有金屬電極材料的優(yōu)化等。
除此之外,還有一些生產(chǎn)過(guò)程的管控,這甚至比其他的技術(shù)要重要得多。這些膜層都是納米級(jí)的膜層,對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的管控會(huì)直接影響到效率。
降本工作首當(dāng)其沖的就是降低硅片的厚度,我們現(xiàn)在正在完成從130微米到120微米的切換,最終目標(biāo)是90微米。然后第二個(gè)就是金屬電極,在今年年底會(huì)做到10個(gè)毫克每瓦。
此外異質(zhì)結(jié)的產(chǎn)線大部分產(chǎn)能都在爬坡,是否滿產(chǎn)對(duì)于成本影響很大,同時(shí)隨著異質(zhì)結(jié)產(chǎn)業(yè)生態(tài)規(guī)模越來(lái)越大,供應(yīng)鏈成本也會(huì)快速下降。
█ 今年和明年異質(zhì)結(jié)的出貨量會(huì)有多少?
今年異質(zhì)結(jié)出貨在10GW左右。明年我們的預(yù)測(cè)會(huì)在40-50GW之間。
受訪人:愛(ài)康光電研發(fā)總監(jiān) 蔡霞
█ 為什么選擇 HJT 作為主要的發(fā)展方向之一?
首先,HJT最大的優(yōu)勢(shì)是轉(zhuǎn)換效率在各項(xiàng)晶硅電池技術(shù)中名列前茅,目前愛(ài)康長(zhǎng)興的HJT電池產(chǎn)線平均轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到25.3%-25.5%,最高批次可突破25.6%。愛(ài)康預(yù)計(jì)在第四季度導(dǎo)入雙面微晶異質(zhì)結(jié)電池的量產(chǎn),預(yù)計(jì)平均轉(zhuǎn)換效率拖25.6-25.7%.其次,除了高轉(zhuǎn)換效率,HJT具備高雙面性、高弱光響應(yīng)、低溫度系數(shù)等優(yōu)勢(shì),這些特性可以大幅提高HJT組件的發(fā)電增益。近兩年國(guó)內(nèi)外都在探索非晶硅太陽(yáng)電池的技術(shù)以及發(fā)展前景,其中鈣鈦礦是主流方向之一,HJT電池的結(jié)構(gòu)非常適合與鈣鈦礦做疊層電池,兩者結(jié)合制造出來(lái)的HJT-鈣鈦礦疊層電池可以打破晶硅電池的理論效率上限,轉(zhuǎn)換效率可以做到30%以上。
正是因?yàn)镠JT有這么多的優(yōu)勢(shì)以及潛在的技術(shù)革新潛力,所以我們很早就入局了HJT領(lǐng)域,并且一直以來(lái)都堅(jiān)定地把HJT作為公司主攻方向之一。
█ 目前制約 HJT 量產(chǎn)加速的挑戰(zhàn)有哪些?
大家都知道目前HJT的成本相比PERC和TOPCon都還是要高一點(diǎn)的,這是制約HJT大規(guī)模量產(chǎn)的主要挑戰(zhàn)。包括愛(ài)康在內(nèi)的各家HJT伙伴都在非常積極地為降低成本、提高效率而努力。目前HJT電池的降本路徑其實(shí)已經(jīng)比較明確了,主要還是集中在減少銀漿、降低靶材用量和薄片化幾個(gè)方向上,今年也獲得了比較大的突破,我們相信到明年就可以看到HJT的成本大幅優(yōu)化,從而推動(dòng)量產(chǎn)。
█ HJT 下一步提效的核心要素在哪些方面?
HJT的提效和降本路徑一樣,都有很多潛在的發(fā)展方向。下面我給大家簡(jiǎn)單介紹一下目前愛(ài)康重點(diǎn)研發(fā)的提效工藝的進(jìn)展。
愛(ài)康HJT電池的一個(gè)重要研究方向是微晶工藝。微晶層相較于非微晶層的主要優(yōu)勢(shì)是填充因子增加,電池導(dǎo)電性和透光度都有明顯提升,可以將效率絕對(duì)值提高0.2%-0.3%?,F(xiàn)在愛(ài)康的單面微晶工藝已經(jīng)成熟,量產(chǎn)效率在25.3%-25.5%,接下來(lái)開(kāi)發(fā)雙面微晶可以進(jìn)一步提高到25.7%。
另一個(gè)重點(diǎn)方向是金屬化的技術(shù)路線研究,通過(guò)研發(fā)銅電鍍、0BB等工藝,一方面實(shí)現(xiàn)銀漿耗量的減少?gòu)亩苿?dòng)降本;另一方面,柵線細(xì)化以及柵線數(shù)量的增加,可以使主柵遮擋面積減少、電流收集路線變短,從而提升組件效率。
另外,還有TCO優(yōu)化、制絨面優(yōu)化,組件端使用光轉(zhuǎn)膜、間隙貼膜等等,都是可以提升HJT效率的,我就不一一舉例了
總結(jié)來(lái)說(shuō),HJT的效率是可以從很多個(gè)方向共同努力從而得到提升的,我們從中看到了非常多的可能性,這也是愛(ài)康堅(jiān)定地認(rèn)為HJT在未來(lái)可以實(shí)現(xiàn)規(guī)?;慨a(chǎn),成為主流技術(shù)的原因之一。
█ HJT 的電池特性,對(duì)封裝方案提出了挑戰(zhàn),當(dāng)前像光轉(zhuǎn)膜實(shí)現(xiàn)批量出貨,對(duì)比其他方案,您認(rèn)為該方案有哪些優(yōu)勢(shì)?又會(huì)給行業(yè)帶來(lái)什么樣的收益?
光轉(zhuǎn)膜的核心優(yōu)勢(shì)是可以將紫外光轉(zhuǎn)換為可見(jiàn)光,增加組件的發(fā)電增益,并且降低因紫外線導(dǎo)致的HJT組件衰減。根據(jù)我們用210 66片的HJT組件做的實(shí)測(cè)結(jié)果,使用了光轉(zhuǎn)膜的組件可以比常規(guī)截止膜增加10W左右,對(duì)于電站來(lái)說(shuō),這就是實(shí)打?qū)嵉陌l(fā)電量增益?,F(xiàn)在光轉(zhuǎn)膜的價(jià)格還是比較高,如果后期成本降下來(lái),穩(wěn)定性也得到驗(yàn)證,那吸引力就非常大了。
█ 在成本方面,公司目前正在進(jìn)行的降本探索有哪些?
主要還是集中在減少銀漿、降低靶材用量和薄片化這幾個(gè)方向上。
其中降銀漿是重中之重?,F(xiàn)在愛(ài)康產(chǎn)線導(dǎo)入含銀量為40%-50%的銀包銅漿料,我們測(cè)算下來(lái)單瓦電池成本下降6-7分錢(qián),遠(yuǎn)期目標(biāo)是向含銀量30%-20%的方向推進(jìn)。另外還有一項(xiàng)比較重要的降本工作是0BB的研究,試驗(yàn)線近期已經(jīng)開(kāi)始測(cè)試,我們自己跑下來(lái)主要的技術(shù)難點(diǎn)還是在組件可靠性上面,也在跟設(shè)備和材料廠家積極地合作尋求提升方案,我們對(duì)于0BB的計(jì)劃是今年年底或者明年達(dá)到量產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
總體來(lái)說(shuō),銀包銅、0BB,以及金屬銦用量?jī)?yōu)化等等降本的手段,再疊加在效率提升上的一些成果,我們預(yù)計(jì)到明年年初HJT的單瓦成本可以比現(xiàn)在降低1毛左右。
評(píng)論