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光伏设备行业深度报告

来源: | 作者: | 发布时间: 2023-12-13 | 494 次浏览 | 🔊 点击朗读正文 ❚❚ | 分享到:

  

 

  IBC 电池(交叉指式背接触太阳能电池):IBC 电池以 N 型硅为衬底,PN 结和金属接触均位于背表面,成叉指状 排列,避免了金属栅线电极对光线的遮挡,前背表面均采用氧化硅/氮化硅叠层作为钝化层,结合前表面金字塔绒面 结构能够减少光学损失,最大程度地利用入射光,具有更高的短路电流。在正面无栅线遮光和金属接触的条件下, 可对表面钝化及陷光结构进行最优化设计,降低前表面复合速率。背表面采用扩散法形成 p+和 n+交错间隔的交叉式 电极接触高掺杂区,通过在钝化膜上开孔,实现金属电极与发射区的点接触连接,降低载流子的背表面复合速率。由于采用背接触结构,串联电阻低于传统电池,具有较高的填充因子。此外,IBC 电池外形美观,具有较好的商业 化前景。缺点在于背表面需要多次掩模和光刻技术,工艺步骤多且复杂,结构设计难度大。

  黄河水电、中来光电、天合光能已在 IBC 领域积极布局,其中黄河水电 IBC 产品于 2019 年 10 月正式下线,12 月量产电池平均转换效率达到 23%,并与意大利 FuturaSun 签订 50MW IBC 组件出口合同。

  

 

  3、展望:短期 PERC 为扩产主力,N 型技术星星之火产业化前景可期

  从产业发展规律看,一种电池技术若要成为有竞争力的主流技术,需要能够达到降低 LCOE 的目标,即降低成本的 同时提升发电效率。太阳能电池转换效率损失的主要原因包括载流子损失、欧姆损失和光学损失,改善的途径主要 有:减少反射损失,如:采用减反膜、采用凹凸结构;表面钝化技术;减少投射损失;设计 p-i-n 结构;采用纳米结 构;增加导电通路,减少遮光损失等方式。从成本角度看,电池片成本的下降来源于原材料成本降低、设备效率提 升和成本下降、工艺成本降低以及电池转换效率的提高。

  

 

  1)PERC 电池:

  “PERC+”打开转换效率优化空间:太阳能光伏电池已步入“PERC+”时代,SE、MWT、双面以及各类镀膜技术的引入(P-TOPCon),使得“PERC+电池”在终端降本提效的趋势下依然保持着生命力。产业界研究及实践经验表 明,通过提升硅片性能、改善背面钝化层(如:调整与钝化层匹配的热处理工艺、优化背面钝化层减少表面缺陷态 密度、P 区超薄氧化硅钝化层制备及遂穿控制、P 区非晶硅或多晶硅层制备等)、优化反射膜层、改善正面钝化层、 优化发射极、采用先进的金属化方案(MBB 优化设计、浆料升级、印刷方式革新)等方式,“PERC+电池”转换效 率仍有进一步提升空间。据隆基股份预测,未来 PERC 电池转换效率有望实现从 22.92%向 24%以上的提升。

  

 

  210 硅片摊薄电池端非硅成本,深挖 PERC 成本下降潜力:硅片尺寸扩大可摊薄电池端非硅成本,使得电池片单瓦 成本进一步下降。以 G12 为例,面积相比 M2 增加 80.5%,设备投资成本降低 30%,意味着单瓦折旧成本有望降低 60%左右,可有效摊薄非硅成本,进一步提升 PERC 电池性价比。

  2)TOPCon:

  TOPCon 电池已实现 GW 级量产,部分主流厂商规划尝试 TOPCon 量产可行性。相比 PERC,TOPCon 电池生产工 艺的改变主要在于:增加了隧穿氧化物沉积、多晶硅沉积、硼扩工序,同时需增加湿法刻蚀步骤来应对非晶硅的绕 镀问题。理论上,TOPCon 技术仅需在现有产线基础上增加薄膜沉积设备、硼扩散炉和湿法刻蚀设备即可实现产线 升级。目前 LG、天合光能、REC、中来已实现 TOPCon 量产,其中中来拥有 2.4GW 产能。

  TOPCon 各环节工艺及国产设备发展已较为成熟:

  隧穿氧化物的制备:主要以热氧工艺为主,基本可集成在 LPCVD 机台中实现;

  多晶硅沉积:可分为两种方式,一种是先进行非晶硅层生长,而后通过扩散炉晶化并通入磷源进行掺杂,另一 种是通入磷源实现原位掺杂,而后退火晶化。实际工业生产中,非晶硅沉积主要利用 LPCVD 设备实现,缺点 在于沉积过程中存在绕镀现象。

  湿法刻蚀:由于非晶硅沉积存在绕镀,实际量产中采用湿法刻蚀工艺对绕镀的非晶硅进行刻蚀。

  硼扩是 TOPCon 生产的另一关键点,用于在 N 型硅片上形成发射极:相比于磷扩散炉,硼扩散炉需要做更多的 改进和优化,硼扩所需温度高,周期长使得产能较低,同时对扩散均匀性的控制难度加大。在前驱体的选择上, Tempress 和 Centrotherm 主要采用三溴化硼,由此产生的硼硅玻璃易使石英件粘黏,减少设备的正常运行时间, 通过减少前驱体的消耗量可以得到较好的解决。Semco、拉普拉斯将气体形式的三氯化硼作为前驱体,产生的 BSG 更易去除,可降低设备的运营成本和维护成本,但容易形成腐蚀性和安全问题。目前硼扩散技术已经较为成熟,SEMCO 、CT、捷佳伟创、Tempress、拉普拉斯均可提供低压扩散炉。