高效电池与组件技术特性分析-晶澳太阳能

高效电池与组件技术特性分析201年5月无锡 目录CONTES电池技术分析与展望01组件封装02大尺寸（硅片）逻辑分析03 Part 1电池技术分析与展望 PAGEW.JASOLRCMN 4 晶硅电池发展回顾1954 贝尔实验室效率.%1958 BSR （背面反射结构）效率0%1976单/多晶BSF(铝背场)效率5%2014 PERC （背钝化/局部背电极）效率3%（20年底）• 晶硅电池基本原理：以晶体硅材料为载体、形成PN结与欧姆接触硅材料有其他材料无法比拟的丰度与稳定性，晶硅电池在效率、成本与可靠性方面具有绝对的 优势，晶硅电池技术是光伏电池的主流技术（市场占比超过95%） PAGEW.JASOLRCMN 5 晶硅电池发展回顾182 vs.5/6 PAGEW.JASOLRCMN 6 晶硅电池发展回顾182 vs.5/6晶硅太阳能电池量产转换效率 PAGEW.JASOLRCMN 7 晶硅电池发展回顾 单面PERC电池 双面PERC电池 PERC（asivted Emiter and Rer Cl）在常规BSF(bck urfcfil)电池基础上加入背面钝 化层通常是氧化铝）降低背表面复合，并做激光开槽形成局部背电极。 背面采用局部铝栅线，形成PERC双面电池，电池双面率70~8% 单晶PERC电池已经是当下行业最主流的电池技术，具有非常明显的性价比优势 PERC 电池 PAGEW.JASOLRCMN 8 晶硅电池发展回顾 N-PERT 型 电池asivted miter, Rar Totly-difuse cl 全扩散背场钝化结构电池，通常PN结在正面，背面有全扩散背场。 结构最简单、应用最早的型电池双面结构，双面率80~95%，正面使用银铝 栅线，背面银铝栅线量产效率和成本上相对PERC没有竞争优势 PAGEW.JASOLRCMN 9 晶硅电池发展回顾N 型Topcn电池Tunnel Oxide Passivated Contact TOPCon （隧穿氧化层钝化接触）电池，在N型硅片背面沉积一层极薄的氧化硅层，再沉积一层重掺 的多晶硅薄膜，实现背面的隧穿钝化提高开路电压 目前量产电池效率达到24%以上，双面率相对PERT略低C 产线未来可升级为TOPCon PAGEW.JASOLRCMN 10 晶硅电池发展回顾 异质结电池Heterojunction  在N型硅片基底上采用非晶硅形成异质结并作为钝化层，异质结可获得更高开路电 压，外部另有透明导电层需要使用低温银浆(~200℃)，可采用更薄 N型硅片降低成本量产电池效率24%左右，高开压使功率温 度系数值低：约0.28%/℃，双面率90%以上、 设备与材料成本高，工艺难度高 PAGEW.JASOLRCMN 1 晶硅电池发展回顾N 型IBC电池Interdigitated Back contact Heterojunction Back Contact IBC 差指状背接触电池，正面无栅线遮挡，增加电流 可与异质结结合，采用非晶硅钝化层或隧穿钝化层，形成HBC结构电池 电池结构复杂导致生产工艺复杂，成本过高 PAGEW.JASOLRCMN 12 PERC电池效率潜力分析 • 两年内PERC电池量产效率有望提升到23.5%• 理论上 电池效率有望提升到24，但效率达到3.5 后进一步提升的技术难度和成本挑战明显增加 下一代电池技术展望•N型Topcn和异质结电池效率近期有了稳步提升，目前先进的产线能够达到24%以上的效率，未来两年之内随着的继续提升和成本的进一下降Topcn和异质结有望逐步投入规模化量产。•钙钛矿与叠层也取得较大突破放眼5-10年后钙钛矿晶硅电池技术叠加达到30%以上转换。Topcn电池结构异质结电池构钙钛矿电池结构 PAGEW.JASOLRCMN 14 下一代量产电池技术展望Topcn 的主要量产瓶颈 提升方向：设备改进，避免绕镀、实现原位生长 浆料的改进，避免对多晶硅层的破坏原位掺杂工艺的提升 选择性Topcn结构的加载 PAGEW.JASOLRCMN 15 下一代量产电池技术展望 异质结的主要量产瓶颈 银浆、靶材成本高 提升方向：•国产化设备降低成本 提升非晶硅膜层的均匀性，减少光学吸收•TCO的性能提升（导电性、透光性）MB 与栅线细化，减少银浆耗量•新型靶材 ～RFCVD/P设备昂贵膜层实现方式待定 PAGEW.JASOLRCMN 16 下一代量产电池技术展望 钙钛矿-晶硅叠层电池• 未来（5-10年）突破30%效率的方案？成本的瓶颈• 产业化的稳定性实际光谱对效率损失的影响 PAGEW.JASOLRCMN 17 下一代量产电池技术展望 晶澳电池路线图 Part 2组件封装技术分析 组件功率提升趋势 290530235034503685401450+53540505121203142051620718209H120H2领先的组件功率电池辅材优化等高方阻+密栅PERCPERCMB+半片6M1/G2 S 组件功率提升的路径电池效持续单晶率从209年的17%提升到1初23，PERC技术大规模量产幅了电池转换效高效组件技术加载，版型优化辅材增强镀膜玻璃、厚超软焊带透EVA半片多主栅叠瓦小间距等技术应用硅片尺寸的增大单晶从125到6再6.7，后续又出现158, ., ,0 2等规格 半片技术半片技术通过电池切半降低组件内部电学损耗，提升组件功率热斑温度10~2C，大热斑风险 组件在高辐照条下具有发优势局部阴影遮挡量损失幅减少 多主栅技术多主栅技术同时高了光的利用率与电流收集能力，从而提高了电池效率与组件功行业流采圆形焊带，全片池组件通常采用12-5主栅半片通常9-12主栅+MB 已成为行业的流封装技术 叠瓦技术•电池切割后用导胶连接消除片间隙，提升组件效率•效率偏低的挑战专利限制•成本增加明显长期可靠性风险存在不确定性 叠瓦技术总体面临巨大挑战ribon iterctionShingled solarclCel gapMitag, x,et al.IE Photvlaic Speilst ConfercIE, 2017. 叠焊技术常规带连接Cel Ribon圆焊带的叠连接图片来源：小牛扁焊带的叠连接Cel CelRibon使用来实现电池片的重叠式连接，消除电池片间距，提升组 件效率连接处应力挑战可采用更薄的扁焊带来实现；采用圆焊带则需要在时对焊带处做整形重叠导致组功略有下降工艺制成量产持续优化长期可靠性风险进一步验证工艺制成的挑战？长期可靠性风险？ 小间距技术—拼片•分段式三角焊带和小间距技术的结合小间距为0.5m，通过连接薄的扁来实现•该方案需要采用专机与搭工艺挑战和长期可靠性风险 小间距技术—一体焊带•相对拼片，一体焊带小间距克服了拼片技术因为焊带搭接来的制成挑战和可靠性隐患 有圆丝方案也有三角段+扁平方案，三角能在一定程度上提升组件功率•工艺成熟性的挑战组件长期可靠需要进步验证0.6m小间距2.0常规电池片一体式分段焊带 双面组件—双玻or透明背板可靠性有了提升显重量轻，适应场景多安装更具优势透明背板的机遇直射光散射光 反射光离地高度阵列间距阵列阴影地表率ElevatdhigInter-ow spacigDirect lghScaterd lighRefltd ihAray sdowGun lbe成本体现阶段性优势组件产线适应更好 双面组件—双玻or透明背板高热斑温度的考验透明背板的挑战需要更多数据支撑长期可靠性，30年质保面无遮挡安装机械载荷问题 透明外层 透明基材PET 透明内层 Part3大尺寸组件（硅片）逻辑分析 光伏单晶硅片尺寸的演进156.71612516 2101822072013158.720182019.52019. 20.604 早期硅片尺寸变大的逻辑主要是节省电池制造成本从158.7起，硅片尺寸变大的更主要逻辑是通过高功率组件来节省系统端的BOS成本 半导体的硅片最优尺寸是否一定适合光伏?光伏和半导体的差异？（光伏的产品和系统直接和硅片尺寸强相关） 为什么先出现更大的210，后出现182？尺寸本身并无本质的技术差异，关键是如何基于最优度电成本考量寻找到合适的边界条件？