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 较高 效 率 化双 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 JscmA/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1030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 00（N型双面双玻组件） 295 0 295 17.9 29.05 295 15 310 18.8 35.410 295 30 325 19.7 41.920 295 59 354 21.5 54.830 295 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；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 较高 效 率 化双 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 1002 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 较高 效 率 化双 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 243cm2Eff23.6 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