晶澳王梦松-高效电池与组件技术应用分析

高效电池与组件技术特性及实证数据分析 2021年 7月 北京 目录 CONTENTS 电池技术分析与展望01 组件封装技术特性分析02 组件发电性能数据分析03 Part 1 电池技术分析与 展望 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 4 晶硅电池发展回顾 182 vs. 158/166 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 5 晶硅电池发展回顾 182 vs. 158/166 晶硅太阳能电池量产转换效率 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 6 主要电池技术 单面 PERC电池 双面 PERC电池 ◼PERC（ Passivated Emitter and Rear Cell）在常 规 BSF(back surface field)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 70~80% ◼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 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 7 主要电池技术 N-PERT n型 PERT电池 Passivated Emitter, Rear Totally-diffused cell ◼全扩散背场钝化结构电池， 通常 p-n结 在正面 ，背面有全扩散背场。 ◼结构最简单、应用最早的 N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 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 8 主要电池技术 n型 Topcon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 ◼PERC产线未来可升级为 TOPCon PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 9 主要电池技术 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 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 10 主要电池技术 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 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 11 PERC电池效率潜力分析 • 1年内 PERC电池量产效率有 望提升到 23.5% • 理论上 PERC电池效率有望提 升到 24%，但效率达到 23.5%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 Topcon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 年之内随着效率的继续提升和成本的进一步下降， Topcon和异质结有望逐步投入规模化量产。 • 钙钛矿与叠层电池技术也取得较大突破，放眼 5-10年后，钙钛矿有望和晶硅电池技术叠加，达到 30% 以上的转换效率。 Topcon电池结构 异质结电池结构 钙钛矿电池结构 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 13 下一代量产电池技术展望 Topcon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 Topcon结构的加载 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 14 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） • MBB与栅线细化，减少银浆耗量 • 新型靶材 ～RF CVD/PVD设备昂贵 膜层 实现方式待定 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 15 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 PAGEWWW.JASOLAR.COM.CN 16 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 290 295 305 320 325 330 340 350 360 385 405 410 445 500+ 250 300 350 400 450 500 550 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019H1 2019H2 2020H1 2020H2 领先的组件功率 电池辅材优化等 高方阻 +密栅 PERC PERC MBB+半片 M6 M10/G12PERC SE 组件功率提升的路径 电池效率的持续提升 单晶电池效率从 2009年的 17%提升到 2021年初 23%， PERC技术的大规模量产大 幅提升了电池的转换效率 高效组件技术加载， 版型优化，辅材增强 镀膜玻璃、加厚超软焊带、 高透 EVA，半片、 多主栅、 叠瓦、叠焊、小间距等技术 的应用 硅片尺寸的增大 单晶硅片从 125到 156再 到 156.75， 后续 又 出现 158.75, 161.7, 166,210, 182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 温度降低 10~20C，大大降低热斑风险 ⚫ 半片组件在高辐照条件下具有发电优势 ⚫ 局部阴影遮挡下发电量损失大幅减少 多主栅技术 多主栅技术同时高了光的利用率与电流的收集能力，从而提高了 电池效率与组件 功率 行业主流采用圆形焊带，全片电池组件通常采用 12-15主栅 ， 半 片电池组件通常采用 9-12主栅 半片 +MBB 已成为行业组件的主流封装技术 叠瓦技术 • 电池切割后 用导电胶连接 • 消除电池片 间隙 ，提升组件效率 • 电池效率偏低的挑战 • 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 ribbon interconnection Shingled solar cells Cell gap Mittag, Max, et al. IEEE Photovoltaic Specialist Conference IEEE, 2017. 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 0.5mm，通过三角焊带连接 薄的扁焊带来 实现 • 该 方案需要采用专用的焊接 机 • 三角焊带与扁焊带搭接带来的工艺挑 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带来的制成挑战和可靠性隐患 • 有圆焊丝方案，也有三角段 +扁平段方案，三角焊带能在一定程度上提升组件功率 • 工艺成熟性的挑战 • 组件长期可靠性需要进一步验证 0.6mm 小间距 距 2.0mm 常规间距 电池片 一体式分段焊带 电池片 圆焊带 叠焊技术 常规焊带连接 Cell Ribbon 圆焊带的叠焊连接 图片来源：小牛 扁焊带的叠焊连接 Cell Cell Ribbon ◼ 使用 焊带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 ◼ 电池 片连接处的 应力的挑战， 可采用更薄的扁焊带来 实现；采用 圆焊带则需要在焊接时对焊带连接处做整形 ◼ 电池重叠导致组件 功率略有下降 ◼ 工艺制成需要量产持续优化 ◼ 长期可靠性风险需要进一步验证 工艺制成 的 挑战 ？ 长期 可靠性 风险 ？ 新一代零 间距技术 —— 柔性互联 11主栅 半片技术 零间距柔性互联 • 晶澳自主专利的零间距封装技术， 通过 柔性连接、缓冲处理，结合优 化的封装材料，解决了电池片连接 处隐裂的问题，实现“零隐裂” • 产品性能可靠、稳定 • 匹配单双面各类组件封装技术，是 实现高密度封装技术的最佳解决方 案 功率和效率 --BOS成本与组件功率关系 • 组件效率相当时，适当增加尺寸提高功率有利于降低 BOS成本 • 但当组件进一步变大，随着尺寸增加带来的 BOS下降会越来越不明显 可变 BOS(元 /W) 组件功率 (W) 可变 BOS成本 (元 /W) 415（ 158.75） 0.416 455（ 166） 0.371 495 (210, 50片 3切） 0.339 540（ 182, 72片 ） 0.308 590 (210, 60片 2切 ) 0.308 590 (182, 78片） 0.300 655 (210, 66片 2切） 0.297 540W 功率和效率 --BOS成本与组件效率关系 组件效率 (%)/功率 系统可变 BOS(元 /W) 19.8%/515W 0.346 20.8%/540W 0.308 21.8%/565W 0.270 • 以 182组件为例，面积一定时效率越高 BOS成本越低 • 效率提高 1%(绝对值 )，单瓦 BOS成本下降约 3.8分 ,效率提升相对功率提升对系统成本的下降效果更为明显 • 现有的大组件尺寸已经到达系统瓶颈值、未来的重点依然是提高组件转换效率 • 尺寸本身并不是核心技术，但对产业链的影响巨大，长期看，尺寸宜保持稳定，让行业的工作聚焦于技术本身 可变 BOS(元 /W) 组件效率（ %） 组件的 尺寸 (功率）是否 越大越好？ ◼ 不提升效率，仅靠组件尺寸进一步增大对系统端 BOS成本下降的贡献越来越小 ◼ 在现有技术条件下，一味增加组件尺寸会带来很多潜在的风险 ◼ 未来技术工作的重点应该是进一步提升组件效率 组件越大，机械载荷测试时组件 变形量增加，失效风险变大。 机械载荷风险 尺寸增大，重量增加，运输和安 装难度显著增加 运输、安装困难 组件尺寸越大，高风速地区支架 (尤其是跟踪支架）承受能力面临 巨大挑战 支架 承受能力 晶澳 DeepBlue 3.0 — 围绕 最 优的 LCOE解决方案 尺寸升级 M10掺镓硅片 优化的 11主栅设计 半片技术 可靠性高 PERCIUM电池技术 最优性价比的电池技术、更优的制造成本、合理的组件与硅片尺寸、低衰减、高效率、优异的发电 表现、高可靠性完美诠释了围绕最优度电成本的组件设计逻辑 ！