面向超级领跑者的技术路线分析和产业化趋势

面 向 超 级 领 跑 者 的 技 术 路 线 分 析和 产 业 化 趋 势中科院上海微系统与信息技术研究所新能源技术中心刘正新2017.8.3 于合肥 主 要 内 容1.晶 体 硅 太 阳 电 池 的 技 术 路 线 分 析 、 比 较Ø高 效 率 化Ø双 面 发 电 2.HIT vs IBC3.HIT的 优 势 及 发 展 趋 势4.上 海 微 系 统 所 HIT研 发 进 展 简 介5.总 结 Al-BSF技 术 PERC背 表 面钝 化 技术 PERC+背 表 面钝 化 技术 +印 刷 背场 技 术 PERT双 面 扩散 场 钝化 技 术 HIT双 面 化学 钝 化和 场 钝化 技 术 IBC全 背 面电 极 技术 HBC双 面 钝化 +电极 精 细化 技 术 多 结电 池技 术19202223252728 电 池 效 率 （ %） 钝 化 技 术 +金 属 电 极 精 细 化 技 术 进 步 P型 晶 硅 N型 晶 硅晶 体 硅 太 阳 电 池 的 技 术 路 线 技 术 路 线 实 验 室 最 高 效 率(%) 国 内 最 高 效 率(%) 产 业 化 平 均 效 率(%) 生 产 规 模(GW) 数 据 来 源常 规 多 晶 ~19.6 ~19.6 ~18.5 ~40 2016版 中 国 光 伏 产 业 发 展 路线 图常 规 单 晶 ~20.5 ~20.5 ~19.3 ~12 2016版 中 国 光 伏 产 业 发 展 路线 图多 晶 PERC 21.6 21.6 ~19.5-20 ~2 单 晶 PERC ~22.5 22.2 ~20.7-21.5 7.8 常 州 天 合 ,隆 基 绿 能N型 PERT 25.0 22.8 21.1 ~2 IMEC,常 州 天 合 ， 航 天 机 电HIT 25.1 23.2 22-23 ~1 KANEKA, 上 海 微 系 统 所IBC 25.2 24.4 22.2 ~2 Sunpower, 常 州 天 合 ,苏 州 中来HBC 26.3 ~ ~ ~ KANEKA 各 种 晶 体 硅 太 阳 电 池 技 术 路 线 的 比 较 No 单 位 电 池 结 构 硅 片 面 积(cm2) Voc (mV) Jsc(mA/cm2) FF(%) 效 率(%)1 Kaneka HBC n-Si 180.43 743.8 42.25 83.8 26.32 Panasonic HBC n-Si 156.25 740.1 42.11 83.2 25.63 SunPower IBC n-Si 153.5 737 41.3 82.7 25.24 Kaneka SHJ n-Si 151.9 738 40.8 83.5 25.15 Panasonic SHJ n-Si 101.8 750 39.5 83.2 24.76 Kaneka SHJ n-Si 239.0 741 40.1 82.5 24.57 AUO SHJ n-Si 238.9 730 38.5 83.4 23.48 Choshu SHJ n-Si 243.4 734 39.4 80.8 23.49 Mitsubishi SHJ n-Si 100.3 743 39.1 80.7 23.4 10 上 海 微 系 统 所 SHJ n-Si 242.7 739 38.6 81.3 23.211 Silevo SHJ n-Si 230 739 38.9 80.5 23.112 Sharp HBC n-Si 3.72 736 41.7 81.9 25.113 Fraunhofer ISE Topcon n-Si 4 718 42.1 83.2 25.114 UNSW PERL p-Si 4 706 42.7 82.8 25.0 各 种 高 效 率 晶 体 硅 太 阳 电 池 的 结 果 统 计 晶 体 硅 太 阳 电 池 的 技 术 比 较 电池效率组件效率 组件功率(60片156常规组件)300W320W目前的主流产品 2016-2017年开始发展2018-2020将迎来发展高峰2020年以后PERC、 PERT、 PERL、MWT电 池 的 大 批 量 平 均转 换 效 率 很 难 突 破 22% 光伏领跑者计划2015年开始发展 SHJ、IBC电池将是继PERC、PERL、MWT之后的新一代电池技术Eff 22% 6 单 面 vs 双 面 Source: ITRPV 2015 Roadmap Results and EPIA 20142014 2015 2017 2019 2022 202502040 6080 100 Market share ( %) Year Bifacial Conventional 2014 2015 2017 2019 2022 202504080 120160200 240 Annual installa tion (GW) Year Bifacail Conventional Total根据国际权威机构预测，以HIT为代表的双玻组件的安装量将持续上升，2025年达到47GW（年），市场占比达到20%以上！双 面 电 池 组 件 的 市 场 预 测 双 面 太 阳 电 池 的 优 势（1）高转换效率单位面积发电量提高10~30%背 反 射 功 率 增 加 率（ %） 正 面 输 出 功率 （ W) 背 面 输 出 功率 （ W) 总 功 率（ W） 组 件 转 换 效率 （ %） 生 命 周 期发 电 量 增 加0 （P型单晶单面组件） 280 0 280 17.1 0%0（N型双面双玻组件） 295 0 295 17.9 29.0%5 295 15 310 18.8 35.4%10 295 30 325 19.7 41.9%20 295 59 354 21.5 54.8%30 295 89 384 23.3 67.7% 双 面 电 池 组 件 的 优 势特别适用于屋顶、围栏、渔光互补、农光互补、隔音墙等分布式发电系统和积雪较多区域（2）应用范围广 太阳能路灯光伏车棚苏州西环高架5MW隔音墙项目即隔音，又发电；双面发电，适合于垂直安装垂 直 安 装 在 高 速 公 路 、 高 铁 、 机 场 围 栏 双 面 电 池 组 件 优 势Ø日本北海道，1.25MW双面发电光伏电站；下雪后利用背面雪地反射继续发电，发电后组件发热，正面积雪快速融化；Ø常规组件无法发电，积雪不融化。（ 3） 更 适 于 积 雪 地 区 单面太阳电池 双面太阳电池 主 要 内 容1.晶 体 硅 太 阳 电 池 的 技 术 路 线 分 析 、 比 较Ø高 效 率 化Ø双 面 发 电 2.HIT vs IBC3.HIT的 优 势 及 发 展 趋 势4.上 海 微 系 统 所 HIT研 发 进 展 简 介5.总 结 1. 化 学 抛 光 去 损伤2. BBr3 管 式 扩 散3. 干 氧 生 长 掩 膜 4. 丝 网 印 刷- 局 部 BSF开 孔5. POCl3 管 式 扩 散6. 制绒 7. 双 面 钝 化8. 丝 网 印 刷- 局 部 接 触 开 孔9. 丝 网 印 刷 - 金 属 化IBC电 池 的 工 艺 流 程 工 艺 流 程 复 杂 ， 要 求 定 位 精 度 高 ， 原 材 料 和 工 艺 成本 高 ， 高 于 0.9美 元 /W（ 5.5元 /W） 一 般 晶 体 硅 太 阳 电 池 HIT太 阳 电 池晶体硅片(p/n型, 单晶/多晶)制绒化学清洗杂质扩散 (850oC)表面腱反射薄膜制备边缘处理丝网印刷(Ag & Al) 烧结(600oC)单晶硅片(n型单晶)制绒化学清洗非晶硅薄膜沉积(两面、共4层)透明导电薄膜沉积(两面)丝网印刷(Ag两面)干燥 (23% 效率，目前正在进行90um硅片批量制备（ 2015年实 验 结 果 ）70um @ 22.x% 先 进 表 面 光 管 理 技 术 HIT电 池 的 市 场 预 测 Source: ITRPV 2015 Roadmap Results and EPIA 2014根据国际权威机构预测， HIT电池的安装量将持续上升，2025年达到20GW（年），市场占比达到10%以上！2014 2015 2017 2019 2022 20250204060 80100 Market share (% ) Year SHJ PERC BSF 2014 2015 2017 2019 2022 2025050 100150 200 Annual installa tion (GW) Year SHJ PERC BSF Total PERC、 SHJ电 池 的 市 场 占 比 分 析 名 称 国 别 最 高 效 率 (%) 规 模(MW) 设 备 来 源实 验 室 生 产 制 绒 清 洗 非 晶 硅 TCO1 松 下 /三 洋 日 本 25.6 23.0 700 日 本 /YAC 日 本 /ULVAC 日 本 /SHI马 来 西 亚 3002 长 洲 产 业 /CIC 日 本 23.5 22.8 80 日 本 /YAC 瑞 士 /MB 瑞 士 /MB3 Kaneka 日 本 26.3 20 ?4 INES 法 国 22.5 30？ ？ 韩 国 /周 星 韩 国 /周 星5 NSP 台 湾 23.1 15？ ？ 台 湾 /精 耀 台 湾 /精 耀6 上 澎 /Sunpreme 中 国 /USA 22.5 21.3 30? 中 国 /捷 佳 创 韩 国 /周 星 日 本 /ULVAC7 赛 昂 /Solar City/Tesla 中 国 23.1 30? 中 国 /捷 佳 创 美 国 /AKT 美 国 /AKT 1000 德 国 /Singulus 美 国 /AKT 德 国 /Von ArdenneUSA8 Hevel 俄 罗 斯 160 德 国 /Singulus 美 国 /AKT 瑞 士 /MB9 Eco Soliver 匈 牙 利 80 德 国 /Singulus 瑞 士 /MB 瑞 士 /MB10 3 Sun 意 大 利 募 资 国 内 外 SHJ电 池 的 产 业 化 情 况 -国 外 名 称 地 区 最 高 效 率 (%) 规 模(MW) 设 备 来 源实 验 室 中 试 制 绒 清 洗 非 晶 硅 TCO1 上 海 微 系 统 所 /SIMIT 上 海 嘉 定 23.5 23.0 100？2 福 建 均 石 /GS Solar 福 建 晋 江 21.6 400 日 本 /YAC 日 本 /Core Technology 台 湾 /北 儒3 中 智 江 苏 泰 兴 160 德 国 /Singulus 日 本 /ULVAC 德 国 /Von Ardenne4 晋 能 /Jinergy 山 西 太 原 100 日 本 /YAC 美 国 /AKT台 湾 /精 耀 台 湾 /精 耀日 本 /ULVAC5 新 奥 /ENN 河 北 廊 坊 22.6 20-50? 中 国 /捷 佳 创 美 国 /AKT 美 国 /AKT 6 汉 能 /Hanergy 四 川 双 流 21.7 400 日 本 /YAC 中 国 /理 想 汉 能 /Hanergy7 清 华 紫 光 江 苏 盐 城 60 ？ 中 国 /理 想 ？ 国 内 外 SHJ电 池 的 产 业 化 情 况 -国 内 主 要 内 容1.晶 体 硅 太 阳 电 池 的 技 术 路 线 分 析 、 比 较Ø高 效 率 化Ø双 面 发 电 2.HIT vs IBC3.HIT的 优 势 及 发 展 趋 势4.上 海 微 系 统 所 HIT研 发 进 展 简 介5.总 结 中 科 院 上 海 微 系 统 所 的 SHJ电 池 研 发先 进 的 SHJ技 术 研 发 平 台 （ 2MW产 能 ） 中 国 科 学 院 上 海 微 系 统 与 信 息 技 术 研 究 所 新 能 源 技 术 中 心 常 州 天 合 光 能 有 限 公 司 光 伏 科 学 与 技 术 国 家 重 点 实 验 室晶 体 硅 异 质 结 太 阳 电 池联 合 实 验 室技 术 转 移广 泛 的 产 学 研 合 作 研 究设备制造企业 原材料制造企业NamicsKyoto ElexHenkel日 本 住 友 矿 山Longi大 批 量产 业 化 生 产 通 过 与 设 备 及 原 材 料 企 业 的 密 切 合 作 ， 推 进 SHJ电 池 技 术 发 展 ， 同时 ， 在 产 业 化 阶 段 享 受 合 作 成 果 ， 包 括 设 备 和 原 材 料 的 优 惠 上 海 微 系 统 SHJ电 池 的 认 证 效 率 25 日 本 JET认 证 ： 23.2%转 换 效 率 ， 面 积 243cm2Eff=23.6% SHJ标 准 组 件 的 测 试 结 果 Pmax [W] Vmpp [V] Impp [A] Voc [V] Isc [A] FF [%]314.36 36.98 8.50 44.43 9.16 77.212017/05 安 装 在 光 伏 电 站 的 SHJ组 件上 海 松 江华 东 理 工 大 学新 疆 乌 鲁 木 齐常 州 天 合 实 验 电 站上 海 嘉 定 /中 科 院 上 海 微 系 统 所 应 用 于 临 近 空 间 无 人 机 的 高 效 柔 性 SHJ电 池100um超 波 柔性 SHJ电 池 应 用 于 无 人 机的 柔 性 SHJ组 件 运 行 成 本 （ 元 /W）100MW HIT（ 310W） 100MW PERC（ 290W） 100MW 双 面 电 池（ 300W）硅 片 1.00 1.19 1.17浆 料 成 本 0.60 0.15 0.25加 工 成 本 1.64 1.60 1.80合 计 3.24 2.94 3.22SHJ电 池 采 用 了 薄 片 (150um)，在 硅 片 成 本 上 有 优 势 ； 但 低 温银 浆 耗 量 大 ， 造 成 浆 料 成 本 占比 大 。 u SHJ电 池 的 制 造 成 本 中 ， 硅 片 、 低 温 银 浆 占 据 了 较 大 比 例 。SHJ电 池 的 成 本 分 析 SHJ电 池 平 均转 换 效 率 60片 标 准 组 件功 率 （ W） 每 片 组 件 成 本（ 元 /片 ） 每 瓦 成 本（ 元 /W）21.89% 310 1002.4 3.23422.24% 315 955.8 3.03422.59% 320 925.6 2.89322.95% 325 910.6 2.80223.30% 330 900.1 2.72823.65% 335 909.6 2.715 24.01% 340 919.2 2.70924.36% 345 928.6 2.69224.71% 350 938.2 2.680组 件 每 瓦 成 本 随 着 电 池 转 换 效 率 的 增 加 而 降 低 。项 目 投 产 初 期 ， 提 升 SHJ电 池 转 换 效 率 是 降 低 组件 成 本 的 重 要 技 术 方 向 。 电 池 转 换 效 率 和 组 件 功 率 及 成 本 的 关 系