組件價格由2016年初的3.9-4元/瓦下降至目前的3.3元/瓦左右,下降幅度將近20%。由此也引發了關于組件企業毛利率的討論與疑問,價格降的如何之快,組件企業的利潤率如何保障。現在業內強調的利用技術進步來推動降本的可行性到底有多大?
無論如何,各組件廠商都探索高效技術路線的趨勢很明晰,小編整理了包括晶澳、樂葉以及協鑫三家企業的高效技術路線以及對于領跑者的認識,以供業界參考。
上述三家組件企業在業界具有一定的代表性,協鑫集團之前大部分為多晶產能,日前宣布按照1:5的比例匹配單、多晶產能,兩條腿走路;樂葉光伏則是一直專注推廣應用單晶,在大同領跑者計劃中也取得了不錯的成績;而晶澳在單晶、多晶比例方面則一直比較均衡,以420MW的出貨量成為了大同領跑者項目中的最大贏家。
另,下述內容皆為光伏們整理的三家企業演講言論,不代表光伏們觀點。
晶澳太陽能
晶澳太陽能銷售總監李棟主要發表了領跑者計劃對于行業的積極影響的相關看法。李棟認為,領跑者計劃從產業制造到降電價都為行業提供了一個非常好的引導作用。
第一,在之前領跑者沒有推出來之前,中國市場也有很好的高效產品,但是在市場上不太被接受,因為它的技術方案跟實際應用的招標會晚半年左右,每年行業的組件功率提高幅度大概在在5到10瓦,最后結果就是說高效產品不被市場認可。自從領跑者推出來,不管是領跑者本身,還是各省份的競爭配置方案,比如去年寧夏,現在河北等都把技術門檻提高了,這對整個產業是有幫助的。
第二,現在行業在物料降本已經達到了一個極限,未來降本只有一條途徑就是高技術,單位轉換效率更高一點。舉一個很簡單的例子比如說295,跟常規的275的單晶差20瓦,意味著單位面積物料可能省7%,高技術多投2%,這樣還有5%的降本空間。
第三,以前光伏是在整個全球發達比如說歐洲、美國開始的,我國的制造成本有優勢,然而現在是在一些發展中國家,比如說印度整個亞洲地區,原來的制造成本優勢已經不明顯,所以必須通過制造技術來提升產業的發展。從這一點來講,國家能源局的領跑者政策是非常好的。
第四,持續提升我國在全球制造的競爭力,另一點非常重要的就是持續的淘汰落后產能增加產業集中度。排名前五的組件企業占比約為40%,從制造業的正常規律來看,這是不正常的。如果前五家占比在80%到90%,這可能是一個產業發展的目標。所以領跑者的推出加快了產業集中的速度,可能真正有效的加快制造業,就是光伏制造業的整合。
晶澳技術研發路線
晶澳是全球首家大規模量產選擇性發射極、MWT、背鈍化及鋁背場及黑硅技術電池的光伏企業,也是首家將二次印刷技術運用到所有生產線中的公司。
晶澳于2013年10月便推出了PERC技術,213年12月推出了黑硅技術,是全球最早推出PERC技術和黑硅技術的企業。大同領跑者項目中晶澳PERC技術博秀組件出貨量為150MW,黑硅技術組件出貨量17MW,黑硅技術潤秀組件150MW。
高效產能支持,保持領跑優勢
保利協鑫
保利協鑫表示,由于“領跑者”計劃中的單晶效率標準只有較低的17%,主要單晶廠家都可以輕松達到,造成單晶在“眾跑”,而不是一部分優秀者帶領的“領跑”。
保利協鑫CTO萬躍鵬博士介紹道,領跑者計劃規定的單晶組件效率對應的電池效率是大于19.6%,而主流單晶電池廠商的基準效率為19.85-19.95%,也就意味著市場上超過80%的單晶組件可以滿足領跑者計劃,單晶無需費力追求更新的技術。
萬躍鵬博士認為,在領跑者計劃推出的組件要求標準中,對于單晶的效率要求市場中大部分的廠商都可以達到,故無法起到推動技術創新的示范作用。
導讀:無論如何,各組件廠商都探索高效技術路線的趨勢很明晰,小編整理了包括晶澳、樂葉以及協鑫三家企業的高效技術路線以及對于領跑者的認識,以供業界參考。
多晶組件效率對應的電池效率是大于18.5%,能滿足這一要求的多晶電池廠商大約在20%,年產能超過10吉瓦,完全滿足“領跑者”基地計劃的組件需求。
同時,萬躍鵬博士提出,多晶技術進步的潛力很大,在以下三個方面不斷的進步,會有更多的產能符合領跑者計劃標準,并推動標準的提升。
第一、對多晶硅片的尺寸進行標準化,統一固定在跟單晶一樣的標準尺寸156.75。圖一是保利協鑫某一電池客戶A將硅片由S3升級為S3L之后,組件的效率分布。可以看出,270Wp的組件分布由21%升至61%,平均效率提升大于2Wp。
圖二是B客戶將多晶硅片由S2升級為S4之后,270Wp多晶組件的比例由23%提升至78%。
由上述數據可以得出,使用大尺寸多晶硅片將可以較大幅度的提升高功率組件的分布比例。
第二、黑硅是全行業的事情,是當前行業內頭等重要的技術進步問題。通過疊加黑硅技術,可以增加光吸收與電流。由下圖可以看到,根據目前協鑫小范圍的數據試驗,使用黑硅技術后,電池效率可提升0.3-0.4%,組件效率可提升4-6Wp,這樣就會增加進入領跑者要求的產品比例。
多晶組件(60片)功率+5Wp的解決方案,助力提升多晶組件“領跑者”比例,技術額外加分,并且黑硅可以疊加其他先進技術。
兩種工藝對比↓↓↓
第三、多晶PECR電池工藝,增加電池效率0.5-0.8%,組件功率滿足“領跑者”更高一檔要求,技術額外加分。
第四、PERC+黑硅+金剛線提供了平價上網的技術途徑,是領跑者計劃應該鼓勵推廣的技術。
在現在的硅片厚度下,降低背表面復合速率可以顯著提升效率。對于擴散長度更長的單晶來說,提升的效率更為顯著。在P型單晶硅上PERC可以實現1%的效率提升,多晶硅上可以實現0.6%的效率提升。
PERC技術采用Al2O3膜對背表面進行鈍化,可以有效的降低背表面復合,提高開路電壓,增加背表面反射,提高短路電流,從而提高電池效率。
PERC電池由于其工藝相對簡單,成本增加較少,是目前和未來的主流量產工藝。
二、PERC電池性能
小于標準光強下的相對效率主要由開路電壓的變化來決定,常規電池的相對開路電壓低于PERC電池,且光強越弱,兩電池的暗飽和電流密度相差越大,短路電流相差越大,相對效率相差越多。
在低輻照度條件下PERC電池弱光響應優于常規電池。
溫度增加,紅外波段的吸收增加。 PERC電池的紅外波段量子效率高,其電流溫度系數高。PERC電池的開路電壓更高,電壓溫度系數更低。所以 PERC電池的溫度系數更低。
PERC的溫度系數優于常規,其發電量受溫度影響相對更小,相同條件下,系統具有更高的發電量。
三、PERC產業化現狀
四、PERC電池效率的提升
有效復合速率與金屬區域復合速率和所占面積,鈍化區域復合速率有關。
背表面有效復合速率隨著金屬區域和鈍化區域的復合速率的降低而降低。
金屬區域復合很高的時候,鈍化區域復合速率<20cm/s時, 有效復合速率的改變很小。
Al2O3鈍化,Spass<5cm/s,限制因素為金屬區域的復合速率 。
PERC電池目前提升效率的方向是優化開孔圖形和體電阻率。理論上,dot 是最佳的,在相同的收集效果下,其合金接觸面積是最少的,因而可達到更高的Voc和Isc.但是dot 對于Al漿的要求高,形成空洞的可能性高。Dash的空洞介于line和dot 之間,對Al的要求相對低一些,更容易實現。
P型電池在PERC技術上進一步提升效率的路線還包括采用選擇性發射極和局部B摻雜。
目前Solarworld 公司采用選擇性發射極結構產線效率達到21.4%,Trina 也采用此技術在中試線上小批量平均效率達到20.9%,最高效率達到21.4%。昱晶平均效率達到21.2%,最高效率達到21.4%。
SE的工藝路線有:硅墨水,掩膜etch back,腐蝕漿料etch back, PSG激光摻雜。目前最簡單的工藝應該是通過PSG的激光摻雜。
降低金屬區域的復合速率也是提升效率的有效途徑。可以進行局部的激光B摻雜,效率提升0.2-0.3%。
除此之外,還可以采用雙面電池結構。采用雙面PERC電池的技術路線有兩種:一種是在目前的PERC電池工藝的基礎上將全部鋁漿調整為局部鋁柵線,優點是背表面由于為柵線結構,使得局部背場的厚度增加,從而提高了開路電壓,缺點是印刷時需要對準,典型的公司是solarworld。
導讀:無論如何,各組件廠商都探索高效技術路線的趨勢很明晰,小編整理了包括晶澳、樂葉以及協鑫三家企業的高效技術路線以及對于領跑者的認識,以供業界參考。
另一種是采用燒穿鋁漿,典型的研究機構是ECN,優點是無需激光開孔的步驟,缺點是該燒穿鋁漿目前只對單層氧化鋁膜的穿透效果良好,在組件端需要配合高反射的封裝材料使用。
如果采用絲網印刷的Al 2 O 3,, 或許可以直接印刷帶有開孔的Al 2 O 3,,也可以避免激光開孔的步驟。
雙玻組件具有優異的耐UV性能、抗PID性能、防風沙性能、機械性能。雙玻組件技術目前已經比較成熟。采用白色EVA,可以使封裝損失小于白色背板。2.5mm/2.0mm鋼化玻璃已經可以批量生產。
雙玻組件具有極高的可靠性,其各種環境測試中功率衰減為普通組件的50%左右。
雙面電池雙玻組件,取決于安裝條件(草地,水泥地等),發電量有8-20%的增加
五、PERC電池光致衰減(LID)
目前單晶的光致衰減主要是B-O復合引起的,由于PERC電池具有更高的開路電壓,導致其具有更高的衰減。
降低 LID 的主要措施有:
降低硅片氧含量
—市場主流數值為20ppma,隆基可實現量產15ppma以下,研發13ppma以下,最低5ppma
改變摻雜劑
—全摻鎵(3.5米長晶棒頭尾電阻率比約14) (尚在專利保護期內)
—硼鎵共摻(頭部電阻率 3,尾部電阻率 0.5,電阻均勻性較好,尾部壽命≥20us)
電池端采用光照退火工藝
采用N型硅片
退火工藝設備廠商
樂葉單晶PERC推出Hi - MO 1 ,采用創新處理技術使LID最低控制在1%以內,一般控制在1% 以內。
經測算,采用低光衰的高效單晶PERC組件,年平均發電量較多晶和常規單晶高5.2%和2.5%。
六、總結
1、PERC電池具有更低溫度系數,更好的弱光響應,相同情況下具有更高的發電量。
2、P型 PERC技術將成為主流技術并逐步替代常規電池。
3、未來PERC可以向優化激光開孔圖案和體電阻率,選擇性發射極結構和局部摻雜工藝發展,也可以采用雙面電池結構并采用雙玻的封裝方式。
4、樂葉光伏已攻克單晶PERC電池低衰減技術,LID問題可以通過硅片工藝及電池創新工藝解決。