從2020年我國首次明確提出“碳達峰、碳中和”目標時起,能源綠色轉型發展不斷加速,以光伏、風電為代表的可再生能源應用規模不斷提升。
截至今年三季度末,全國光伏發電累計裝機規模超過358GW,在電力裝機、發用電量中的占比不斷提升。放眼全球,超過130個國家和地區已經制訂了明確的“碳中和”時間規劃,覆蓋了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。顯然,“碳中和”發展理念已經成為全球共識,光伏全產業鏈都將從中受益,已有多家研究機構對未來市場規模給出樂觀預期。
值得注意的是,隨著光伏項目日益增多,土地資源逐漸緊缺,對高效電池、組件的需求不斷增加,越來越多的項目開始選用n型高效雙面組件。在n型諸多技術路線中,HJT憑借更少的生產工序、更高的背面率、更低的溫度系數,成為許多電站投資企業、電池組件龍頭和設備制造商關注的重點。國家太陽能光伏產品質量檢驗檢測中心(CPVT)實證數據顯示,與P型PERC雙面組件相比,n型HJT雙面組件單瓦發電量增益全年平均增益3.68%,最高日可達6.71%;在多個輻照度區間內,異質結組件的單瓦發電量增益明顯。
當前,HJT電池、組件的設備投資和生產成本仍然較高,降本空間巨大。在11月11日舉行的異質結創新技術成果分享會上,多家企業合力創新,提出了“三減一增”的降本方案,讓異質結產品應用有了更多想象空間。
銀包銅技術減少銀漿消耗
與高溫正銀相比,異質結低溫銀漿起步較晚,技術不夠成熟,還存在耗量大、印刷速度低、線性寬等痛點。技術人員介紹說,以M6尺寸為例,異質結銀漿產線耗重140-150mg/片,是同尺寸PERC電池的兩倍左右。此外,由于光伏對白銀的需求持續快速增長,但白銀儲量有限,2021年白銀價格上漲了22%,持續上行壓力較大,甚至已成為制約異質結電池發展的關鍵因素之一。
針對上述問題,晶銀新材提出了印刷細線化、銀包銅替換兩大主攻方向。技術總監洪瑋表示,晶銀推出了新一代正面細柵漿料HC589系列和新一代背面細柵漿料HD589系列,采用了全新的銀粉設計,匹配優化后的有機體系,接觸和印刷性能大幅提升,可實現300mm/s以上高速印刷,也可做到線型線寬窄、高度低的特點,滿足背面低濕重的要求。得益于優異的印刷性能,新一代漿料適用于超細線無網結網版批量印刷,可以兼顧降本和提效。目前,采用這一漿料的產品已通過2倍IEC可靠性測試,并實現規模量產。
銀包銅替換方面,洪瑋表示,現代工藝多采用絡合劑來絡合游離的銀離子,提高銀離子的絡合常數,搭配銀包銅粉工藝,可以保證鍍層的均一性、穩定性以及包覆率。他介紹說,50%銀含的銀包銅細柵已進入批量量產,在多家客戶的實證電站中運行,目前無異常;43%銀含的銀包銅細柵正背面替換純銀細柵,已經在客戶端通過4倍IEC可靠性測試,正在進行5倍測試。他強調,希望通過銀包銅漿料的使用,讓HJT電池低溫漿料成本降低40%以上。
0BB方案減少主柵線銀耗
邁為股份董事長周劍介紹,目前主流廠商HJT組件單瓦銀漿用量約為18mg,其中約8mg都用在主柵線上。如果能去掉主柵線,銀漿用量自然會大幅縮減。“考慮到保留細柵線后還要完成一部分焊接工作,我們對0BB異質結組件提出了每瓦銀漿耗量12mg的目標,但這并不是數學計算那么簡單,對工藝提出了極高的要求。”
他解釋說,邁為沒有選擇常規的層壓焊接方式,為了保證焊接可監控,選擇串聯動作和合金化動作同步實現,成串即可通過EL進行電性能接觸評估,消除同類技術由于合金化動作后移帶來的質量隱患。這一方案的焊接溫度只有180℃,由膠水承擔拉力功能,焊帶與細柵焊接承擔導電功能,焊帶與柵線接觸形態貼近性更好,焊接點飽滿,過程監控常規化,更早發現生產工藝風險,從而提高了產品可靠性。
大尺寸、薄片化減少硅料用量
當前,硅片切割環節主要呈現大尺寸、薄片化、細線化、柔性化、智能化等特征,通過減少硅片用量、提高產品良率來降低生產成本,這無疑對全產業鏈信息協同和智能化制造提出了更高的要求。
對于上述趨勢,高測股份技術總工邢旭指出,在各種技術路線中,異質結的薄片化進程最快。當P型硅片還在使用155μm、150μm厚度時,異質結已經實現120μm硅片規模化量產,更薄硅片方案也已進入研發階段。作為全球硅片領域創新者,公司始終堅持以研發創新為公司核心競爭力,通過持續研發創新,公司已建立形成包括3項核心支撐技術及16項核心應用技術的核心技術體系,超細金剛線的應用也帶來了超出預期的利潤。
考慮到異質結電池制程和當前組件發展趨勢,半片切割調整到硅片環節進行。對此,邢旭表示,他們已經實現不影響產能、效率的雙棒切割,技術指標可達到同樣水平。他強調,希望在研發端與多個異質結伙伴們一起探討更薄硅片在電池、組件端應用的可能性,也希望通過專利保護,在行業內形成良好氛圍,為行業創造更高價值。
無懼紫外,光轉膜助HJT組件增效延壽
UV(紫外線)一直被認為是光伏組件可靠性的大敵。根據美國SLAC和NREL團隊對各種電池片在UV(紫外線)照射下的功率研究結果,暴露在紫外下,HJT電池片比其他種類的電池功率衰減更大。出現這種狀況的原因在于,HJT電池使用非晶或微晶硅,表面因Si-H基團更容易遭受紫外輻照而被破壞,使得原有硅表面產生缺陷,導致組件功率刷衰減。
如何抵御紫外輻照的不利影響,充分利用光照,延長產品壽命?賽伍技術光伏材料技術總監李新軍博士指出,現有對策主要是采用截止型EPE +截止型EPE,將紫外線過濾掉,導致組件功率偏低,但事實上,UV本身的能量完全可以利用。
李新軍表示,賽伍推出的UV光轉膠膜,主要是在膠膜中添加雜化分子的光轉物質(鐳博TM),實現光的下轉換,可以將380nm以下的紫外光轉換成藍光,轉換效率≥95%,能量損失較小,充分利用光照資源。同時,膠膜中光轉劑的衰減速度更慢,使用年限更長,50年衰減僅2%,真正實現“增效延壽”。他強調,采用賽伍光轉膠膜方案可同時滿足可靠、高效的要求,每塊組件功率可增加1.5%,單瓦發電量還能再提升0.87%。“一座100MW光伏電站,如果采用UV光轉膜組件,30年可累計多發電5700多萬度,為業主帶來更高的投資回報。”
對于UV光轉膜的效果,德國萊茵TüV給予高度評價。技術專家高祺博士介紹,他們在5個位于不同國家、不同氣候環境的實證基地中,對兩種組件進行了測試。數據表明,使用光轉膜封裝的組件比使用截止膜封裝的組件STC功率平均高1.22%,同時,前者的發電量比后者平均高0.82%,結合實際氣象條件最高有約1%的差異。他強調,光轉膜封裝的組件在紫外波段下有更高的光譜響應,這是發電量更高的重要原因。
CPVT副主任朱曉崗也對光轉膜產品表示認可。他介紹說,銀川、海南兩大實證基地4月-9月的數據顯示,在水泥地面上,高透膜、截止膜、光轉膜組件的單瓦發電量依次增加,光轉膜組件單瓦發電量比高透膜超出3.19%,比截止膜組件也高出0.9%。衰減方面,所有組件實證3個月后,PERC組件平均衰減率為0.84%,而光轉膜HJT組件的平均衰減率僅為0.30%,差距非常明顯。
作為全球領先的異質結產品供應商和先行者,華晟新能源對各項先進技術的產業化應用表示期待。公司CEO周丹表示,2023年異質結將走完“從0到1”的最后關鍵幾步,開始進入從1到100的規模擴張階段。他堅信,異質結必將成為新一代的主流光伏技術,華晟作為這一技術的堅定支持者和推動者,已投產產能2.7GW,在建產能10GW,全球第一。目前華晟異質結組件的生產成本已經與PERC非常接近,預計今年年底至明年年初,將實現生產端產品與PERC打平,為異質結商業化打下堅實基礎。
根據中國光伏行業協會預計,到2025年,以HJT和TOPCon為代表的超高效電池技術占比合計將接近40%,到2030年有望超過75%,光伏產業從P型向n型過渡的步伐正逐漸加快。相信憑借“三減一增”技術方案,讓產業鏈各環節形成合力,可以推動異質結產品各項成本快速下降,期待更高效、更可靠的光伏組件能夠為全球“雙碳”目標早日實現貢獻更多力量。
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