高效异质结组件技术发展-东方日升-刘亚锋

高效异质结组件技术发展 刘亚锋 10/23 目录 光伏 组件产品发展 异质结组件产品及优势 异质结组件产业化挑战 展望 目录 光伏组件产品发展 异质结 组件产品及优势 异质结组件产业化挑战 展望  组件技术创新加速 ， 提效降本仍然主线 ， 降低度电成本是最终核心 目的  可靠性是所有降本增效的基本原则 ， 不可忽视 提升功率 降低成本 可靠性提升 降低度电成本 LCOE 光伏主旋律 光伏产品路线图 2020 2016 双玻组件 1500V组件 半片电池组件 HJT/Topcon 大尺寸 158, 166, 210 2018 P型双面 叠瓦组件 166大硅片组件 2017 2019 MBB组件 N型双面 158 电池组件 多元化方案 大 尺寸 158, 163, 166 HJT/Topcon 大尺寸 166,18X, 21X 2021 2022 HJT/Topcon 大尺寸 18x, 21X TITAN 5.0开启 HJT21X 2023 TITAN 6.0时代 目录 光伏组件产品发展 异质结组件产品及优势 异质结组件产业化挑战 展望 什么是异质结光伏电池 带本征薄膜层的异质结电池 它的 PN结由晶硅（ C-Si）和非晶硅（ α-Si ）形成，所以称为异质 结； 它有一个对称的结构 本征透明导电层 TCO/P型氢化非晶硅层 /本征氢化非晶硅层 /N 型晶体硅衬底 /本征氢化非晶硅层 /N型氢化非晶硅层 /本征透明 导电层 TCO 它是一个天然的双面电池 采用 N型硅片； 采用印刷（银）或电镀（铜）工艺来形成金属通路收集电流； 为什么说异质结是最好的电池技术 完美的全面 积钝化 无金属 复 合 区 单结电池转换 效率纪录  具有对称结构的天然双面电池，拥有 10-30的增益率，是所有电 池技术中双面率最高的一种（理论上为 95）；  采用 N型硅片，无硼氧对，无 B-O效应引起的 LID；  采用 TCO膜，抗 PID性能最佳；  采用非晶膜全面积钝化，可获得超过 700mV的最高 Voc， 效率更 高；  稳定的温度系数 - 0.24/℃ ， 而 PERC晶硅电池在 - 0.38/℃ ， 可保 证组件在高温下稳定的收益率性能，预估可增益 6-10；  由于晶体和薄膜技术相结合，异质结电池具有较宽的光谱响应，可以 在弱光下获得较高的电池效率和更好的性能； 异质结组件产业化情况  异质结组件由于高功率，高发电量等优势成为新的热点  近年来，国内厂家如日升、钧石、晋能 、中 智、 通威、阿特斯等 已经或即将量产 HJT电池 公司 产能 电池效率 Panasonic 1GW 25.6 日升 300MW 24.0 钧石 500MW 24.0 通威 300MW 23.5 晋能 100MW 24.7 中智 160MW 23 日升半 片 异质结组件 RSM144-6- 425 BHDG 尺寸 2034*1000mm 功率 410425Wp 组件效率 20.120.8 RSM144-6- 445 HDG 尺寸 2034*1000mm 功率 425445Wp 组件效率 20.821.9 温度系数 -0.24/ ℃ , 只有晶硅电池温度系数的一半左右（ -0.39 / ℃ ） 行业内首款半片异质结组件 产品 ,效率高达 21.9 No PID No LID 温度系数 发电量弱光 性能 双面率 度电成本 LCOE -0.24 稳定的温度系数，保证了在极冷和极热地区也能有 稳定的 收益率 85 最佳双面率可提供高达 30的额外收益率 ； 弱光发电高 优越的弱光发电性能，提升实际 发电量 高可靠性 没有 B-O效应引起的 LID以及采用 TCO膜抗 PID最佳，保证长时间的耐久性和 收益率 高发电量 在所有商用电池技术中，发电量收益率 最高 最佳 度 电 成本 最具前景的降低度电成本 技术 日升异质结组件优势 日升异质结组件优势 温度系数 -0.24 -0.37 -0.39-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 HJT perc单晶 多晶 不同电池典型温度系数对比 异质结电池 温度系数 -0.24/℃ 高温环境下发电量更有优势 完 全 对 称 日升异质结组件优势 双面率 完全对称的电池结构，使异质结电池具备优异的双面特性， 组件 双面 率 90； Direct light Bifacial module Diffuse light 针对异质结产品特性进行 DFMEA设计严苛的老化测试，保证 组件产品卓越优良的可靠性 性能 在加强 的老化测试后，组件功率衰减小于 2 -1.20 -1.80 -0.64 1.70 -0.39 -2.04 -1.91 -0.16 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 TC600 DH3000 PID500 LID LeTID UV DMTCHF Hot spot HJT 组件 可靠性 日升异质结组件可靠性 为了验证异质结产品的实际应用 情况，东方日升建立了异质结组 件的实证电站来进行监控 HJT双面组件相对 perc双面组 件 每瓦收益率提高 7.5 HJT双面组件相对 perc单 面组 件 每瓦收益率 提高 14.4 容量 3kw3 支架固定支架 地址宁波宁海 并网日期 2019年 5月 日升异质结组件实证数据 0.080 0.088 0.095 0.126 0.101 0.096 0.085 0.081 0.074 0.081 0.088 0.115 0.092 0.089 0.081 0.077 0.068 0.073 0.081 0.107 0.084 0.082 0.076 0.073 7.8 8.4 6.95 8.6 9.3 7.9 5.8 4.4 15.3 16.8 14.9 15.2 16.3 14.5 11.5 9.7 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月 各月份单瓦发电量（ Kwh/W） HJT双面双玻 perc双面双玻 perc单面 HJT-perc双面收益率 HJT-perc单面收益率 异质结组件 LCOE 组件 PERC Bifacial 400WBaseline HJT Bifacaial420W HJT Bifacaial 425W DC capacity 180kW 180kW 180kW DC/AC 1.02 1.02 1.02 Installation Fixed Fixed Fixed System voltage 1500V 1500V 1500V Pcs 26 24 24 Life time 30years 30years 30years First year degradation 2.50 1.0 1.0 Annual degradation 0.50 0.45 0.45 Yield （ KWh/KW） 1865 2005 2005 Yield Gain 7.5  和 PERC组件相比 , 异质结组件发电量 提高了 7.5； 异质结组件的 LCOE和 PERC组件的 LCOE基本接近，随着异质结产品的成本降低，在未来将更有竞争力 1800 2000 2200 Perc双面 405W HJT双面 415W Power generation kWh/kW PERC HJT LCOE 计算（ /W） Cost PERC 400W Baseline HJT 420W HJT 425W GAP HJT 420W GAP HJT 425W Module 0.212 0.264 0.264 0.053 0.053 BOS 0.301 0.297 0.295 -0.003 -0.005 System cost 0.512 0.562 0.560 0.049 0.048 LCOE/kWh 0.0398 0.0397 0.0396 -0.20 -0.50 目录 光伏组件产品发展 异质结组件产品及优势 异质结组件产业化挑战 展望 半片异质结 组件 挑战 02 功率测试 采用长脉冲 分段扫描等方式消除 电容 效应 04 成本 设备及材料成本较高 01 材料 及工艺搭配 HJT 电池 特性 要求低温工艺 及组件封装材料 03 高温切割会导致异质结电池表面 膜层 损伤 切片损失  片技术就是把整片电池（ 通过激光切割 ）平分为两个半片电池，然后通过串并联的方式进行电性能连接，最后封装而 成组件的技术 ;  由于内部功耗降低到了整片时内部功耗的 1/4，对于组件来说有大概 5-10W的功率增益 ， 带来 23的发电量增益。  切片技术成为光伏组件产品的标配 Isc Isc Isc 1. 半片技术优势 0.1 0.3 0.4 特殊切割 微损切割 常规切片 切片损失 切片深度 热影响区域 分片 方式 降低切片 损失  异质结电池的低温特性与激光的高温切割矛盾，常规激光切片带来大幅功率损失；  日升 独创的半片 HJT电池切割技术 ， 解决了异质结电池的切割损失问题，切片损失与 PERC一致； 1. 半片异质结技术挑战 切片 随着时代的变迁，电池片主栅数量也从最早的 2主栅到现在 主流的 5主栅，均使用扁平焊带来进行焊接和内部互联 目前行业内使用最多的多主栅 是 9主栅和 12主栅，均采用焊 丝来进行焊接和内部互联 2. MBB技术 优势  异质结电池成本较高， 其中低温银浆的价格及用量是一个重要因素；  为了降低异质结电池组件成本， MBB多主栅或无主栅成为必然选择 ；  多种异质结电池互联技术低温焊带 、 Smart wire、 导电胶 ;  异质结电池低温焊接技术要求电池互联焊接温度＜ 200℃ ；低温 焊接的拉力 ， 稳定性等对制 造生产工艺水平要求较高 低温焊带 导电胶SWCT 2. MBB异质结技术挑战 焊接 参数 玻璃 透明背板 透光率 高（ 8891） 中（ 8590） 耐划伤 高 低 耐风沙 高 低 耐 UV 高 低 耐高温高湿 高 低 水汽透过率 0 0.52.0 g/m2.day 组件防火等级 高 低 3. 异质结组件挑战 可靠性  异质结电池对 水汽的可靠性非常敏感；  双玻 ， 或者超低水 透 背板单玻组件是异质结组件的主要封装方式；  东方日升异质结产品采用了双面双玻确保最佳可靠性； 1.30 6.50 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 问题组件 优化设计 异质结组件 DH1000可靠性对比 4. 异质结组件挑战 测试精度  由于异质结产品的高电容效应 ， 不同测试设备及模拟方案差异较大 ;  同一块异质结组件在不同机构的功率测试差异达到 16.6W；  需要建立精准的异质结测试方案； 337.7 336.6 334.1 329.6 321.1 实验室 A 实验室 B 实验室 C 实验室 D 实验室 E 不同机构异质结组件测试功率对比 材料 设备 版型 9BB半片异质 结量产切片 培训 独特的异质结切割技术， 低损，高良率 焊接 联合 厂家共同 开发并尝试 10多种材料搭配，寻找 最佳焊接 效果。 可靠性 研究 各种电池浆料，封装材料及封装工艺，解决可靠性问题。 原有 的 焊机升级 改造 ，全面 实现低温 焊接封装异质结组件。 异质结电池组件与 常规保持 一致，无须考虑原有支 架结构的兼容性，无需改变支架结构设计。 日升异质结 组件 -量产 全阶层员工全面培训异质结量产事项 日升异质结 组件 -IP 电池制造专利 11篇 组件封装专利 4篇电池网版专利 3篇 电池切片专利 3篇 日升大批量科研人员致力于异质结电池组件的研发，形成 专业的异质结科研体系，目前共申请 20多篇专利 。 日升异质结 组件 -认证  全球首发的异质结 9BB半片高效电池组件产品  由 TV南德颁发新版 IEC 61215及 IEC 61730标准证书， 相关检测项目包括加严环境、抗 PID、耐氨气、耐盐 雾、抗沙尘、抗大冰雹、抗 LeTID、衰减 LID等  日升凭借 HJT组件产品的高转换效率等多方面优势 在“ 2020第六届质胜中国光伏 盛典”荣获“ HJT组 光伏组件发电量仿真 优胜奖” 目录 光伏组件产品发展 异质结组件产品及优势 异质结组件产业化挑战 展望 异质结最有可能成为光伏行业未来的主导技术 具有 高 发电性能，低度电成本的异质结产品 将是光伏组件的下一个发展趋势； 02 01 03 异质结作为日升的标杆产品平台，在未来将不断整合大硅片，叠瓦等先进技术 持续提升产品优势； 巨大的提高效率和降低 成本的潜力空间，将使 异质结成为一个最具成 本效益的产品；  组件功率提升从以前的 5W/年到现在的 50W/年的幅度快速增长，但是随着组件尺寸上限的来临，规格慢慢统 一，组件功率提升幅度也将再次减缓；  TITAN组件将光伏从 4.0时代带到了 5.0时代，在 2021年将再次将光伏带入 6.0时代，在未来， TITAN与 HJT结 合，光伏将正式进入 7.0时代；  高功率组件不是目标，低度电成本才是 组件功率路线图 380 400 440 510 660 700 720 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 组件功率 W 低电压，大 电流产品时 代开启