雙面,蓄勢

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這是一個最好的時代,也是一個最壞的時代。以PERC,TOPCon,MWT,HJT等為代表的高效電池正全面開花結果,另一方面,那些沒有核心競爭優勢的產能相對落後的企業正加速淘汰,被甩出賽道。

可以與各種高效技術疊加的雙面電池正全面加速。第三批領跑者項目中,雙面雙玻越來越成為標的新寵,其總中標量約為2.6GW,佔比達52%。從應用領跑者到技術超級領跑者項目中,雙面發電的角色日益無法取代。

P型PERC似乎成了新增產線的標配,目前,PERC產線效率21.3%~21.8%左右,P型PERC雙面也越來越普及,協鑫多晶PERC雙面也即將放量生產。

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N型PERT成本受到PERC擠壓,效率方面無法與HJT電池競爭。

面對如此的情形,儘管N型PERT量產效率已經達到21.6%,但是中來還是進行了戰略重心轉移。他們認為,效率要進一步提高,N型雙面TOPCon(隧穿氧化鈍化)電池是一個重要方向,TOPCon具有易兼容現有n-PERT產線、改善PERC電池背面電流集聚現象、顯著降低電極接觸區域複合速度、獲得更高開路電壓等優勢。

而中科院微系統所/通威、晉能、彩虹、中智則想在異質結HJT電池有一番作為。

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2017年數據

業內專家預計,2018年雙面電池組件將進入大規模生產和應用。彭博預計2018年雙面電池組件市場規模達到3GW,主戰場是光伏領跑者項目。

如何能在領跑者中拔得頭籌,雙面發電是一把利器。531衝擊後,看似風平浪靜的光伏行業,實則暗濤洶湧。他們為爭取在雙面發電領域話語權,積蓄力量。

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誰才是天生的“雙面者”?

專家介紹,在規模化生產方面,由於N型電池容易製備雙面電池,並且具有高的雙面效率比,低衰減和溫度係數等特性。

N型單晶雙面電池的特點也是雙面皆可吸收入射光線,從而提升電池和組件的發電量。和常規電池相比,該款電池主要增加了雙面漿料印刷和硼元素摻雜(如旋塗、印刷高溫推進和固態源擴散等)等工藝。目前國內主要企業儲備的該產品技術基本都沒有用到激光等工藝,因此整個電池製作工藝不對硅片造成額外損傷,組件可在各種使用條件下保持穩定性。

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nPERT結構

相較於P型電池,N型雙面電池基於晶體結構的特性,具有少子壽命高、光衰減係數低、弱光響應佳、溫度係數低、工作溫度低、且雙面皆可發電的優點,逐漸受到製造商的青睞,陸續投入開發與生產。在有限的安裝面積之中,N型能提供更高的電力輸出。

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HJT結構

青睞N型電池的投資者都認為,N型硅片與P型硅片相比,具有材料上的天然優勢。專家介紹,P型電池最主要的問題在於硼氧對引起的衰減,而摻磷的N型硅電池硼含量極低,從本質上消除了硼氧對帶來光致衰減的影響;此外,半導體常見的雜質還有金屬雜質,而N型基底的抗雜質能力非常強,對鐵、銅等常見金屬雜質的容忍度更高,也即在相同金屬汙染的情況下,N型硅片的少子壽命要明顯高於P型硅片;同時,N型硅電池非常適合雙面電池設計,且雙面率(指電池背面效率與正面效率之比)可達到90%以上,遠遠高於P型電池,背面發電量增益更高。

據瞭解,中來雙面TOPCon電池背面採用多晶硅隧穿電極接觸結構,正反兩面均由覆蓋SiNx減反膜,金屬化由絲網印刷完成,由於兩面柵線結構都是常規的H型,因此TOPCon電池不僅正面可以吸收光,其背表面也能從吸收散射光從而產生額外電力。 同時,通過採用離子注入技術整合整線工藝,簡化工藝製程,提高良率,避免前後摻雜互相影響,最大化發揮N型結構的優勢和效率潛力。

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P型PERC雙面組件和N型雙面組件基於不同的技術路線和製造工藝,各有優勢。當然,投資PERC的企業認為,PERC技術更是天然適合雙面發電。

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據瞭解,P型PERC雙面組件只需基於現有產線,增加沉積背面鈍化層和背面激光開槽兩道工序,基本不增加額外成本,性價比較高。PERC單晶雙面電池背面由全Al層改為局部Al層,因此背面的入射光可由未被Al層遮擋的區域進入電池,實現雙面光電轉換功能。由於激光開孔點仍然需要Al漿來疏導光生電流,因此背面的大部分區域任然覆蓋了Al漿,因此和電池正面超過20%的光電轉換效率相比,PERC單晶雙面電池背面可吸收光線的區域有限,背面的光電轉換效率預計在10-15%。

相比PERC,高雙面因子(雙面率)成為N型技術奪取市場份額的一大優勢,HJT、N-PERT雙面因子(雙面率)可高於90%,IBC的雙面因子(雙面率)約為80%,而PERC的雙面因子(雙面率)最低,約為70%。據報道,PERC雙面骨幹企業已經把雙面率提升至80%左右。

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搶位戰與淘汰賽

531之後,高效電池競爭更加激烈。什麼樣的技術路線才是平價上網的最佳途徑?他們都試圖用數據說服電站業主與投資者。

據晉能最新資料顯示,目前,晉能科技的超高效異質結電池量產效率已達到23.27%。楊立友博士介紹,未來,通過針對高成本部分的專項降本,HJT組件成本與常規多晶的差距將控制在20%左右。就異質結技術降本路徑而言,楊立友認為需從四大方面著手。他透露稱:“首先,低溫銀漿是成本佔比中比較大的一塊。現在銀漿的用量大約是傳統電池的五倍,且低溫銀漿本身用的漿料多,含銀量也比較高。為了有效降低這方面的成本,現在通過結合多主柵、疊瓦等技術,可以令低溫銀漿的成本降低50%-70%。其次,ITO靶材、制絨添加劑和CVD等專用設備也將有較大的降幅空間。”

與晉能不同,英利幾年前就開始N-PERT雙面電池的研發與量產。通過“熊貓”技術的量產成為世界上第一家成功規模化生產N型單晶雙面高效電池的廠家。

中來與英利N型雙面技術路線頗為相似,但是中來為了追求更高的電池效率,更低的度電成本,目前,開始力推TOPCon電池,在他看來,N型除了現在價格稍高一點點,工藝、設備、材料都已成熟。據瞭解,中來股份的N型雙面TOPCon電池,正面效率可以高達22.5%以上,背面效率高達19%以上。

隨著技術的快速發展,P型PERC雙面發電也在快速燎原,升級換代。專注做PERC的企業很多,就不一一列舉。記者瞭解到,目前PERC單晶正面產線效率21.3%~21.8%左右,雙面率維持在70%左右,而龍頭企業的PERC單晶正面效率已經突破22%,雙面率也達到80%左右。據協鑫數據顯示,雙面多晶PERC電池效率可以達到 20.9%,多晶LeTID 穩定後的衰減可控制在1.5%以內。

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光伏行業骨幹企業並不滿足當下的技術進展與組件所達到的功率水平,他們正嘗試把N型TOPCon,PERT,P型PERC雙面,HJT雙面與MBB,疊瓦,半片組件技術疊加,他們正在研究在成本增加有限的情況下大幅提高組件功率。2018年5月,在Hi-MO2基礎上,疊加了先進的組件封裝技術--半片技術,藉助隆基樂葉在單晶PERC技術上的不斷突破,雙面半片PERC組件Hi-MO3已可將正面效率推高至320W。

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值得一提的是,MWT+PERC目前量產轉換效率多晶組件大於18.7%,單晶組件大於19.6%,實現60片多晶電池組件平均功率300W以上,單晶組件平均功率320W以上,未來MWT想持續領跑,進一步提升競爭優勢,雙面是一個不可忽視的方向。

效率提升,發電量增加才是降低度電成本的根本途徑。

經第三方測試,晉能科技60片雙面組件量產正面功率達332.6W。由於具備雙面發電的特性,在草地、水泥地面、雪地、反光布等場景下,組件背面可產生10%-30%額外發電量。功率溫度係數低達-0.27%/℃,相比普通多晶組件,晉能科技的異質結組件在75℃工作溫度下可挽回34%的發電量損失。

N型雙面與P型PERC雙面發電量增加也非常明顯。下圖所示。

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中來N型雙面數據數據

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隆基樂葉P型PERC雙面數據

面對當前的行業局面,該專家預計,光伏行業總產能過剩和優質產能不足的局面會共存,哪種高效電池或組件技術才是未來的方向,不同的技術路線講著不同的故事。

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話語權之爭

隨著雙面發電市場的逐步擴大,制約因素日益凸顯出來。目前國際上光伏行業測試方法標準基本是針對傳統單面發電器件而編寫,不適用於評估雙面光伏器件的性能,無法準確測試雙面光伏器件的電參數。國際上欠缺通用的雙面發電測試標準,導致了兩個弊端。一,組件的標稱功率直接影響買賣雙方的利益,雙方在如何標定標稱功率上存在很大分歧;二,雙面發電組件的最終標稱值會直接影響電站系統設計。

2016年底,SEMI中國光伏標準技術委員會宣佈雙面太陽組件電參數測試方法進入全球投票程序,據相關人士介紹,中國提出的雙面電池測試標準雙面打光獲得大部分企業的認可,只是針對部分細節提出修改意見。

去年,萊茵TUV的Dr.Christos於牽頭組織IEC60904雙面組件測試方法的編寫。TUV萊茵確定了雙面內部標準。TUV萊茵內部標準2PfG2645/11.17中規定可以使用IEC60904-1-2中的單面輻照和雙面輻照測試方法,不過目前在TUV萊茵的實驗室中使用的是單面輻照測試方法。

在國內,中國光伏行業協會組織編制《雙面發電光伏組件電參數測試方法》團體標準。英利、北京鑑衡、中建材、TUV南德、國家質檢中心(CPVT)、阿特斯、天合等都積極參與團體標準的制定。經過前期調研、資料收集、標準起草、會議討論、試驗驗證、數據收集等工作,目前標準編制組已完成徵求意見稿,正面向行業進行公開徵求意見。UL也制定了雙面電池相關的測試標準。

TUVNORD、國家光伏檢測中心、中來光電與招商新能源經過長時間戶外測試及實驗室研究驗證,收集彙整了大量一手數據,並經過反覆的研討論證,於2017年4月19日聯合發佈了雙面電池組件I-V測試方法。該測試方法包括測試條件,測試方法及流程,組件銘牌標稱要求,測試報告等內容。同時,針對不同背景的安裝場地,該標準還提出了相應的規範推薦值。

至今業內還沒有一個令所有人信服的統一的正式的行業標準。新政之下,破曉之前,異常壓抑。大廠的擴產步伐並沒有戛然而止,他們都在努著一股勁兒,試圖用高端產能打破僵局,期待在未來的市場中牢牢把握話語權與生存能力。

雙面就是那一把殺手鐧。

目前,PERC單晶實驗室效率已經接近24%,突破了進一步發展的瓶頸,越來越多的企業加入到PERC雙面發電的陣營。N型雙面技術升級也在緊鑼密鼓,HJT也漸成圍城之勢,也有新投產企業選擇HJT技術路線,畢竟很多人堅信,將來一定是N型硅的天下。

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