《電子技術(shù)應(yīng)用》
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誰將是下一個光伏技術(shù)“領(lǐng)跑者”

2017-10-27
關(guān)鍵詞: 協(xié)鑫 晶科 電池 光伏

近年來,在光伏領(lǐng)跑者計劃的引導(dǎo)之下,,我國光伏市場向高效化轉(zhuǎn)變的趨勢明顯,。各種高效組件以優(yōu)異的性能獲得了不錯的市場占有率,其中以PERC組件最為火爆,。在隆基,、協(xié)鑫晶科,、晶澳,、天合、阿特斯等國內(nèi)一線廠商的積極擴(kuò)產(chǎn)之下,,目前高效PERC電池大有引領(lǐng)光伏市場之勢,。

近日隆基股份將單晶PERC電池光電轉(zhuǎn)換效率突破到22.71%創(chuàng)下新的PERC電池世界紀(jì)錄。據(jù)了解,,隆基股份計劃在明年第二季度將目前的5GW單晶組件產(chǎn)能全部轉(zhuǎn)為PERC產(chǎn)線,。而協(xié)鑫集成日前宣布已有效解決了多晶PERC電池的衰退問題,其高效多晶黑硅PERC電池量產(chǎn)產(chǎn)能已突破1GW,預(yù)計年底產(chǎn)能將達(dá)2GW,。

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繼PERC之后 誰將是下一個光伏技術(shù)“領(lǐng)跑者”,?

專家認(rèn)為單晶PERC的效率可能會提高到24%,PERC將在未來三到五年內(nèi)成為光伏市場的主流,。據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測,,預(yù)計2017年底PERC產(chǎn)能將達(dá)到20GW,而到2020年,,PERC產(chǎn)能將達(dá)到65 GW,,出貨量將占整個光伏市場的50%。而除了技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展?jié)摿?,PERC之所以能這么火,,與2015年在光伏領(lǐng)跑者項目中的推廣是分不開的。

根據(jù)最新的“領(lǐng)跑者”計劃,,第三批領(lǐng)跑者基地將分為應(yīng)用領(lǐng)跑基地和技術(shù)領(lǐng)跑基地,,其中技術(shù)領(lǐng)跑基地的出現(xiàn)正是為了推廣那些具備發(fā)展?jié)摿Φ那把丶夹g(shù),使用的是自主研發(fā),、市場尚未應(yīng)用的前沿技術(shù)或突破性技術(shù)產(chǎn)品,。根據(jù)國家能源局下發(fā)的《關(guān)于推進(jìn)光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”計劃實施和2017年領(lǐng)跑基地建設(shè)有關(guān)要求的通知》,技術(shù)領(lǐng)跑基地將通過給光伏制造企業(yè)自主創(chuàng)新研發(fā)的可推廣應(yīng)用但尚未批量制造的前沿技術(shù)產(chǎn)品提供試驗示范和依托工程,,加速科技研發(fā)成果的應(yīng)用轉(zhuǎn)化,,帶動和引領(lǐng)光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)步和市場應(yīng)用。從產(chǎn)品制造看,,技術(shù)領(lǐng)跑基地采用的是目前尚未建成生產(chǎn)線,、形成產(chǎn)能的產(chǎn)品,對于已有生產(chǎn)線,、形成產(chǎn)能的先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品,,不屬于支持范圍。

很明顯,,技術(shù)領(lǐng)跑基地主要是支持那些尚未建成生產(chǎn)線的前沿技術(shù),,結(jié)合PERC的發(fā)展曲線,被領(lǐng)跑者選中的前沿技術(shù)將很有可能借此機(jī)會獲得快速發(fā)展,,并給行業(yè)帶來效率變革,。那么繼PERC之后,誰將會是下一個光伏技術(shù)“領(lǐng)跑者”?

目前,,晶硅電池仍是市場的主流,,而要提高晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率,一般是通過兩個方面的改進(jìn)來實現(xiàn),。第一是通過增加電池的光吸收方面,,比如光陷阱結(jié)構(gòu),,就是通過化學(xué)刻蝕或制絨等手段來增加電池的光吸收效率;第二是通過有效分離光生載流子,降低載流子復(fù)合來實現(xiàn)電池效率的提高,,常用的手段為增加背場,、增加鈍化層、改善襯底材料等,。以下為小編列出的幾種正在開發(fā)的電池前沿技術(shù),,以作參考。

1,、IBC電池

IBC電池即全背電極接觸晶硅光伏電池,,選用N型襯底材料。IBC電池的優(yōu)勢在于正負(fù)極的金屬接觸均在電池片的背面,,使得電池表面完全看不到傳統(tǒng)光伏電池在正面的金屬柵線,,不但增大了電池的有效接觸面積,大大增加了電池的轉(zhuǎn)換效率,,而且沒有柵線的電池正面在外觀上也更加美觀,。

IBC電池的概念最早是由Lammert和Schwartz在1975年提出。經(jīng)過幾十年的發(fā)展,,IBC電池在一個太陽標(biāo)準(zhǔn)測試條件下的轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到25%,遠(yuǎn)超晶硅太陽電池,。日本Panasonic公司在2014年將IBC技術(shù)與HIT技術(shù)結(jié)合,,研發(fā)出的HIT-IBC太陽能電池最高效率達(dá)25.6%,打破晶體硅電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄,。

美國SUNPOWER是最早實現(xiàn)IBC電池量產(chǎn)的公司,,其實驗室最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)25%,量產(chǎn)平均效率達(dá)23%,。國內(nèi)天合,、晶澳、海潤等企業(yè)對IBC電池技術(shù)的研發(fā)進(jìn)行了投入,,其中天合光能連續(xù)打破世界紀(jì)錄,,將大面積IBC電池最高轉(zhuǎn)換效率刷新為24.13%。另外,,天合與澳大利亞國立大學(xué)(ANU)共同研發(fā)的小面積IBC電池效率達(dá)24.37%,。

因為IBC電池制造工藝復(fù)雜、使用的材料成本較高,,使得其目前在國內(nèi)還沒有大規(guī)模生產(chǎn),。但I(xiàn)BC電池轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)電能力出眾,,使得其具備很好的發(fā)展空間,,未來將有可能成為引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的新技術(shù),。

2、HIT電池

HIT(Hetero-junction with Intrinsic Thin-layer)電池即本征薄膜異質(zhì)結(jié),。不同于常規(guī)電池p-n結(jié)由導(dǎo)電類型相反的同種材料晶體硅組成,,HIT電池的p-n結(jié)是由兩種不同的半導(dǎo)體材料—非晶硅/ 晶體硅組成。具備正反面受光照后都能發(fā)電;低溫制造工藝保護(hù)載流子壽命,、高開路電壓,、溫度特性好等優(yōu)勢。

1992年三洋公司的Makoto Tanaka和Mikio Taguchi第一次成功制備了HIT電池,。日本Panasonic公司于2009年收購三洋公司后,,繼續(xù)HIT電池的開發(fā),實驗室最高轉(zhuǎn)換效率達(dá)24.7%,。

大規(guī)模量產(chǎn)方面,,據(jù)報道日本Panasonic現(xiàn)有HIT產(chǎn)能共1GW,電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率約為22.5%,。據(jù)了解,,最早投入使用的HIT組件至今大約11年,累計衰減僅為2%~3%,。

HIT電池生產(chǎn)過程中的每一步工藝要求都非常嚴(yán)格,,對前道晶硅的表面清潔凈化、低溫工藝和材料都有很高的要求,。另外,,相關(guān)材料成本依然較高,所以在保證高效的情況下,,HIT電池大規(guī)模的量產(chǎn)還需要進(jìn)一步的突破和發(fā)展,。

3、雙面N型電池

N型電池是未來高效電池的發(fā)展方向,,目前研究的N型單晶高效電池主要有:PERT電池,,PERL電池,HIT電池,,IBC電池,,HBC電池等,其中PERT電池,、PERL電池可根據(jù)其受光面不同,,可分為單面受光型和雙面受光型。雙面 N型電池背面可接收反射光線,,結(jié)合雙玻組件技術(shù)可提高3%以上的總發(fā)電量,。日本三菱電機(jī)的n-PERL電池則采用雙面受光型結(jié)構(gòu),在156*156mm2大面積單晶硅片上實現(xiàn)轉(zhuǎn)化效率21.3%,。

英利公司PANDA電池是采用雙面受光型PERT結(jié)構(gòu)的大面積電池(239cm2),,PANDA電池雙面發(fā)電的設(shè)計,,能夠同時接受從正面和背面進(jìn)入電池的光線從而實現(xiàn)雙面發(fā)電的功能;正面采用細(xì)密柵線的設(shè)計,減少了遮光面積,,提高了電池的短路電流,。英利公司PANDA電池已實現(xiàn)量產(chǎn),最高轉(zhuǎn)化效率達(dá)到了21.3%,。PANDA電池與規(guī)?;a(chǎn)的IBC、HIT等N型電池相比,,其結(jié)構(gòu)簡單,、制備成本低、工藝流程短,,與現(xiàn)有的P型生產(chǎn)線相兼容,,容易實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

此外,,各類技術(shù)的相結(jié)合也是近來研究的熱點,,譬如PERC+黑硅等技術(shù)的結(jié)合在未來也很有發(fā)展前景。各類技術(shù)誰能成為下一個光伏技術(shù)“領(lǐng)跑者”,,最終還是要看生產(chǎn)工藝的完善度以及成本的降低,。在此之前需要的是各企業(yè)加大研發(fā)力度,加快創(chuàng)新技術(shù)示范產(chǎn)線的開拓,,從而將讓最新的技術(shù)得到推廣,。


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