編者按:平價上網(wǎng)是光伏發(fā)電接下來的發(fā)展趨勢,高效組件是光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心要素,因此提升組件的效率是提高光伏發(fā)電效率的關鍵。
近日,國家能源局下發(fā)2019光伏發(fā)電建設管理征求意見稿,明確指出優(yōu)先建設平價上網(wǎng)項目,以技術進步為核心來降低度電成本刻不容緩。高效組件作為光伏發(fā)電系統(tǒng)最為核心的部件,正與高效電池技術一起,為提升光伏系統(tǒng)可靠性與發(fā)電效率,降低度電成本做出貢獻。
目前,異質結電池與疊瓦組件,可謂分別是電池端與組件端高效產(chǎn)品的研究熱點,兩者疊加得到的異質結疊瓦超高效組件更是受到廣泛關注。2018年5月,通威研發(fā)的新型異質結疊瓦組件正面發(fā)電輸出功率高達442W,組件轉換效率高達21.7%。由于異質結雙面率大于90%,在正常的反射光下,雙面異質結疊瓦組件高達500W,是有史以來最高的單片組件功率。
異質結:最具產(chǎn)業(yè)化潛力的下一代超高效電池技術
異質結電池由于具備轉換效率高、制造工藝簡單、薄硅片應用、溫度系數(shù)低、無光致衰減、可雙面發(fā)電且雙面率高等一系列優(yōu)勢,被譽為最具產(chǎn)業(yè)化潛力的下一代超高效電池技術。目前,異質結電池的研發(fā)最高效率已達26.6%,產(chǎn)線量產(chǎn)效率在23%左右,提效空間巨大。
國內(nèi)布局異質結技術的企業(yè)有十余家,主要有晉能、中智、漢能、鈞石、通威、愛康、彩虹、國電投等。其中晉能、中智、漢能及鈞石等布局較早,已建成異質結產(chǎn)線,規(guī)模多在百MW級;通威、愛康、彩虹等新進入的企業(yè)自去年起紛紛宣布了GW級的異質結產(chǎn)能布局,目前產(chǎn)線多在建設中。
據(jù)亞化咨詢統(tǒng)計,2016年至今,中國異質結項目總規(guī)劃產(chǎn)能約達22GW,擬投資總額高達520億元,實際已建產(chǎn)能約為1GW。多數(shù)企業(yè)目前仍在評估或中試階段,還未形成大規(guī)模發(fā)展。
疊瓦:革命性的高效組件封裝技術
疊瓦組件利用切片技術將柵線重新設計的電池片切割成數(shù)片(通常1切5或1切6),將每小片疊加排布,用特殊的專用導電膠材料將其焊接成串,再經(jīng)過串并聯(lián)排版后層壓成組件。這樣使得電池以更緊密的方式互相連結,在相同的面積下,疊瓦組件可以放置多于常規(guī)組件13%以上的電池片,同時采用無焊帶設計,減少了組件的線損,降低了電池片互聯(lián)電阻,大幅提高了組件的輸出功率。
更高效率更低損耗,疊瓦技術無疑將對高效組件封裝技術帶來革命性影響。因此,業(yè)內(nèi)企業(yè)積極推進疊瓦組件的技術研發(fā)與大規(guī)模制造,國內(nèi)企業(yè)賽拉弗、東方環(huán)晟、隆基樂葉、阿特斯、通威、協(xié)鑫集成、愛康、東方日升等均有布局。
在2019 日本東京PV EXPO展會上,多家企業(yè)展出了疊瓦產(chǎn)品,如下表所示??梢?,此次展出的疊瓦組件多搭配單晶PERC電池片,賽拉弗和通威則同時展出搭配異質結的疊瓦組件。亞化咨詢研究表明,2019年疊瓦組件產(chǎn)能有望達10GW。
異質結+疊瓦:最佳CP組合
異質結技術的優(yōu)勢如前文所述,但異質結技術若要實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展也具有一定難點。一方面,異質結的制造成本相對較高,另一方面異質結采用常規(guī)封裝技術封裝時,焊帶拉力的穩(wěn)定性難以控制,且異質結不能采取傳統(tǒng)晶體硅電池的高溫焊接等工藝,需要低溫焊接工藝和低溫材料,因此封裝工藝難度較高。
若異質結電池采用疊瓦技術封裝,上述問題則迎刃而解。疊瓦技術采用導電膠串接電池片的方式,導電膠的低溫和柔性特點,以及無焊帶設計,完美地解決了焊帶拉力穩(wěn)定性和低溫焊接的問題。此外,異質結技術可采用更薄的硅片,采用傳統(tǒng)組件封裝工藝時,焊帶串接電池片難度大,且受機械應力和熱應力影響,異質結電池很容易造成破片。疊瓦組件不使用焊帶連接電池片,可以減少封裝過程中的破片率。
在成本控制方面,目前異質結電池的BOM成本前四項為硅片、導電銀漿、靶材、制絨添加劑,銀漿在異質結電池成本中占有重要比例。目前,用于疊瓦封裝的異質結電池主柵線更細,未來更可以利用TCO膜導電性取消柵線,節(jié)省更多銀漿成本。
可見,異質結電池采用疊瓦技術封裝,有助于產(chǎn)品的成本控制,并且能夠解決異質結電池采用常規(guī)封裝技術時所遇到的問題。同時,異質結疊瓦組件可以實現(xiàn)更高功率,有效降低了度電成本。據(jù)悉,通威、愛康、東方日升等均同時布局了異質結技術與疊瓦技術。
異質結疊瓦組件的痛點
雖然異質結和疊瓦技術的前途是光明的,但兩者目前都還面臨著一定挑戰(zhàn),發(fā)展道路是曲折的。
對于異質結技術而言,設備初始投資較高,硅片、銀漿、靶材等關鍵輔材成本較高,產(chǎn)線工藝控制和電池良率還有待提升;對于疊瓦技術而言,疊瓦專用設備初始投資及使用導電膠使得組件制造成本偏高,疊瓦工藝設備的自動化水平需進一步提升,還需控制切片工藝中的破片率,以及消除專利疑慮等。
相信隨著產(chǎn)業(yè)化深入,異質結和疊瓦的技術會不斷完善,制造成本會不斷降低,異質結疊瓦組件未來發(fā)展前景可期!
由亞化咨詢主辦的2019異質結與薄膜太陽電池論壇將于5月7-8日在四川成都召開。來自通威太陽能的專家將參會并作重要報告,介紹異質結疊瓦技術的開發(fā)與挑戰(zhàn)。會議還將安排參觀通威最新智能工廠與漢能成都異質結電池工廠。
此外,來自漢能、中威、晉能、聯(lián)合再生能源、Oxford PV、協(xié)鑫納米、中環(huán)、中建材、神華光伏、凱盛光伏、纖納光電、應用材料、梅耶博格、漢高、理想萬里暉、捷佳創(chuàng)、Von Ardenne、愛發(fā)科、美科設備、偉信新能源、中科院微電子所、PVInfolink等的專家將參會并作重要報告。來自異質結與薄膜太陽電池產(chǎn)業(yè)鏈300位資深行業(yè)人士將參會并探討行業(yè)最新進展。
原標題:異質結+疊瓦,下一代高效電池與組件封裝技術結合將碰撞出哪些火花?