25.5%隆基HPC电池的产业化进阶之路

Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 25.5%隆基 HPC电池的产业化进阶之路 隆基电池研发 中心 童洪波 2021-9-17 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 创新历程，化可能为可行 隆基发展的每一个里程碑，都成为推动行业向前发展的关键力量，用实际行动化可能为可行。 2000 隆基成立 2005 实现年产 30吨硅棒制造能力 创业伊始 技术积累 半导体技术积累时代 专注单晶 技术革命 推动单晶硅片领域技术革命时代 2012 A股上市 2014 单晶硅片产销全球第一 ￮ RCz长晶技术 ￮ 金刚线切片 ￮ M 1 / M 2 硅片标准 2015 进入电池组件领域 单晶电池组件全球出货第一 2018 成为全球市值最高的光伏制造企业 ￮ P E R C 风潮 ￮ L I R 技术 ￮ 双面技术 引领行业 产业升级 推动单晶重回主流的时代 光伏科技 能源转型 用太阳能科技改变地球生态 2019 隆基全产业链获法国碳足迹认证 再次推出超高组件标准 ￮ M6硅片标准 2020 推出全新行业标准 ￮ M 1 0 硅片标准 成为 2020年迪拜世博会中国馆合作伙伴 正式加入气候组织 RE100、 EV100、 EP100绿色倡 议，助推“零碳光伏” 2021 隆基正式开启氢能业务板块 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 美国 · 新泽西 巴西分公司 巴西 · 圣保罗 澳大利亚分公司 澳大利亚 · 悉尼 德国分公司 德国 ·法兰克福 荷兰 ·鹿特丹 西班牙分公司 西班牙 ·马德里 马来西亚生产基地 马来西亚 · 古晋 印度分公司 印度 · 新德里 越南生产基地 越南 · 北江 日本分公司 日本 · 东京 日本 ·博多 生产基地（国内） • 陕西 · 西安 • 江苏 · 泰州 /无锡 • 浙江 · 衢州 /嘉兴 • 安徽 · 合肥 /滁州 • 山西 · 大同 • 宁夏 · 银川 /中宁 • 云南 · 保山 /丽江 /楚雄 /腾冲 行业领先的产能及组件出货量 国际营销中心 中国 · 上海 隆基总部 中国 · 西安 营销点 生产基地 仓储中心 隆基成为首个年销量突破 20GW的太阳能科技公司 出货量排名 全球第一 美国分公司 美国 · 圣拉蒙 美国 · 卡森 美国 · 特雷西 全球组件出货量 （ 2020年） 隆基组件产能 （ 2020年） 可满足 2021年全球 新增光伏装机占比 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 MONO 每一次的科技创新，都成为 行业风向标 金刚线切割技术 每年为中国光伏产业节省成本 300亿元 M10硅片标准 “大组件时代”，带领行业重回标准 M6硅片标准 引领行业进入 450W+超高功率时代 PERCM6 M10 单晶技术 改变行业格局，单晶产品市占提升至 90% 单晶 PERC电池技术 引领低 衰减高效组件时代 高效 HPC技术 开启高效电池的 产业化新时代 Pr op ellin gth etr an sfo rm atio n HPC Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 Pr op ell ing the trans for mati on 隆 基 HPC电池 研发进展 以 善 用 太 阳 光 芒 ， 创 造 绿 能 世 界 为 使 命 ， 坚 持 创 新 与 价 值 创 造 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 5 理论极限 实验室纪录 商业尺寸纪录 25.21% TOPCon电池 — 迅速崛起的电池技术 技术提出 2013年 28.7% 25.8% 前期积累 MIS电池结构 多晶硅层的应用 HPC技术 隆基 HPC电池研发进展 N型 25.19% P型 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 21.66 22.17 22.61 22.71 22.91 23.11 23.43 23.75 23.83 24.03 24.06 24.71 24.82 24.86 24.99 25.02 25.05 25.09 25.21 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 2016 2017 2017 2017 2017 2018 2018 2018 2019 2019 2019 2020 2020 2020 2021 2021 2021 2021 2021 Eff /% 6 Recorded Efficiency of LONGi R&D Solar Cell HPC PERC 隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021  隆基 2017年末开始启动 HPC电池研发，量产效率水平持续提升 隆基 HPC电池研发进展 备注：测试校准一级标片溯源日本 JET 22.52% 22.75% 22.84% 22.93% 23.02% 23.14% 23.22% 23.34% 23.53% 23.65% 23.75% 23.89% 24.17% 24.39% 24.52% 24.65% 21.00% 21.50% 22.00% 22.50% 23.00% 23.50% 24.00% 24.50% 25.00% Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 20 18 20 19 20 20 20 21 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 低复合金属化方案 叠层膜钝化 超低复合发射极 高质量 N型衬底 超低复合异质背表面场 隆基 HPC电池技术 HPC： High Performance Cell with Hybrid Passivated Contact Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021  优化掺杂曲线 ， 降低结区复合 ， 兼顾金属接触 1. 高方阻 2. 硼扩面 J0, pass:＜ 15fA/cm2 3. 电池前驱体 Implied Voc： ＞ 720mV  发射极优化 隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021  膜层致密性改善 、 最佳厚度 ， 良好的钝化效果 ： 绒面钝化后 Implied Voc: ＞ 740mV  表面钝化优化 隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 11  优化 Poly工艺 ， 更好的 钝化效果 、 接 触性能 以及较低的 光学寄生吸收： 1. Poly钝化面 J0, pass: ＜ 4fA/cm2 2. Implied Voc: ＞ 735mV  自主研发 Poly沉积技术 隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 0.0% 10.0% 20.0% 30.0% 24.2 24.3 24.4 24.5 24.6 24.7 平均值 24.52% 电池效率 % 相比主流技术 提高＞ 1%abs 隆基 HPC电池研发 进展 —— 电池平均转换效率 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 隆基 HPC电池研发 进展 —— 组件电性能 144 half cells M10-72版型， 组件尺寸： 2256*1133mm 570W， 22.3% Hi-MO N---LR5-72HND 545W / 550W / 555W / 560W / 565W/ 570W （ 21.3% / 21.5% / 21.7% / 21.9%/ 22.1%% / 22.3%） Temperature Coefficient of Pmax -0.31%/℃ Bifaciality Glazing 80±5% Dimension 2256*1133*35mm Weight 32.3kg  HPC双面电池  M10单晶 N型硅片  2+2mm双玻组件  智能无隐裂焊接技术 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 01 优异的抗 PID性能 优异的弱光性能 更低的温度系数 更低的工作温度 更低的年度衰减 02 03 04 05 06 07 08 09 10 高 功率 /高效率 高双面率 高可靠性 零光衰 兼容现有组件技术 隆基 HPC电池研发 进展 —— 产品优势 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 一样的大小，不一样的效率 25W Hi-MO N 570W 22.3% Hi-MO 5 545W 21.3% Hi-MO 5 545W 土地面积 -4.5% Hi-MO N 570W 备注：以 M10-72版型， 10MW电站测算 一样的容量，更高的土地利用率 产品优势 ——高功率、高效率 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 双面率 ~80% 测算方式：背面增益 =双面率 *20%，假设反射到组件背面光强为正面的 20%（水泥、沙漠地表为例） 立足正面，发力背面，双面精彩 草地 10% 水泥、沙漠 20% 雪地、油漆 30% 镜面 40% Hi-MO N 双面率： ~80% 凭借高双面率优势，较市场常规产品，组件发电 量提高 0.8%以上 产品优势 ——高双面率 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021  HPC工艺无需背面激光开槽，在相同载荷条件下 ，理论上 HPC较 BiPERC电池 的应力极值小 7%，即 HPC产品抗隐裂能力更强。 备注： Ansys软件仿真结果 电池制程“零损伤”，载荷能力更 优异 模型 模型结构图 应力云图 5400Pa下应力值（ MPa） BiPERC 124.8 HPC 115.8 硅片 激光槽 电极 硅片 机理分析：  对于 BiPERC电池 ： • 激光开槽存在残余应力； • 弯曲过程中，槽边缘出现应 力集中； • 金属电极和硅片之间存在弹 性模量的差异，导致在弯曲 过程中，材料结合位置出现 应力集中；  对于 HPC电池： 无 BiPERC电 池 的上述应力特性。 产品优势 ——高可靠性 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 100.2~100.6% 98.8~99.4% 98.9~99.6% 超低复合，杜绝衰减 Cycle 条件 条件 光强： 1000W/㎡，方式：短接 步骤 60 kWh一个循环， 3个循环 产品优势 ——“零”衰减 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 备注：以 M10-72版型， 565W测算 更低的工作温度，更多的电力输出 0.00% 0.41% 0.86% 1.34% 1.86% 0% 1% 1% 2% 2% 420 440 460 480 500 520 540 560 580 25 35 45 55 65 相对增益 % 组件 功率 （ W ） 组件温度 （ ℃ ） 不同温度系数组件表现 -0.31% -0.35% 相对增益 备注： Pmax=-0.31%/℃ ； Isc=0.05% /℃ ； Voc=-0.25 %/℃ 第三方机构测试 -0.35%/℃ -0.31%/℃ 25℃ 80℃ 组件发电效率（ %） 温度系数 BiPERC HPC 得益于 HPC电池的高开路电压，改善较高温度下的发电性能，发电能力提升 0.5%以上 高转换效率也使 Hi-MO N组件工作温度有一定降低 产品优势 ——温度系数低 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 强光优异，弱光更优 得益于 HPC电池的高并联电阻 (＞ 3000Ω) 提高早晚、阴雨等弱光条件下的发电性能 产品优势 ——弱光性优异 第三方机构测试 泰州户外测试 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 Cycle 条件 步骤 1 85℃ ， 85%RH -1500V， 96h 步骤 2 室内稳态光照后测试 2h 快速自我修复， PID根本解决方案 数据来源： TUV莱茵 参考文献： 《 Potential-induced degradation in photovoltaic modules based on n-type single crystalline solar cells》 -Kohjiro Hara, Sachiko Jonai, Atsushi Masuda 产品优势 ——抗 PID PID时电池表面产生极化现象，光 照后，极化消失，功率恢复 PID机理分析 HPC Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 22 首年发电量仿真 首年发电量主要 差异项 BiPERC HPC 差异 首年衰减 -2.0% -1.0% 1.00% 温度影响 -2.33% -2.04% 0.29% 双面率提升 6.21% 7.19% 0.98% 弱光 影响 -1.48% -0.84% 0.64% 共计 2.91% 户外性能 泰州电池研发中心 测试系统 2021年 4月 -2021年 9月 数据汇总 地址： 泰州隆基电池工厂， 32.5° N/ 119.9°E 安装角度 ： 30°倾角 安装高度 ：组件下边缘与地面的高度是 1.5米 发电量 : 在同一条件下与市场主流组件相比 10.5% 6.08% 5.96% 0% 2% 4% 6% 8% 10% 12% 0 2 4 6 8 2021.04.21 2021.04.24 2021.04.27 2021.04.30 2021.05.03 2021.05.06 2021.05.09 2021.05.12 2021.05.15 2021.05.18 2021.05.21 2021.05.24 2021.05.27 2021.05.30 2021.06.02 2021.06.05 2021.06.08 2021.06.11 2021.06.14 2021.06.17 2021.06.20 2021.06.23 2021.06.26 2021.06.29 2021.07.02 2021.07.05 2021.07.08 2021.07.11 2021.07.14 2021.07.17 2021.07.20 2021.07.23 2021.07.26 2021.07.29 2021.08.01 2021.08.04 2021.08.07 2021.08.10 2021.08.13 2021.08.16 2021.08.19 2021.08.23 2021.08.26 2021.08.30 2021.09.02 2021.09.05 2021.09.08 HPC 增益 % 单瓦发电量 W h/ W HPC VS 市场主流电池 日发电量对比 市场主流电池 HPC HPC每日增益 % 总增益 % 3.30% 产品价值 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 23 BiPERC HPC 度电成本 LCOE对比（分 /kWh） BiPERC HPC 30年发电量差异（ Wh/W） BiPERC HPC BOS成本对比（元 /W） • 更低的 BOS、 LCOE成本，来源于技术的进步 • 高效率、高可靠性、高品质的 HPC产品，会给客户创造更高的价值 备注：以 M10-72版型， 100MW国内电站 ， 30年发电测算； 30年中， HPC较 BiPERC发电量增加 1亿度。 更低的 BOS、更低的 LCOE + =3.5% 3.2% 3.5% 产品价值 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 Pr op ell ing the trans for mati on 实现 25.5%电池 转换效率路径 以 善 用 太 阳 光 芒 ， 创 造 绿 能 世 界 为 使 命 ， 坚 持 创 新 与 价 值 创 造 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 25  Topcon电池世界纪录： FhG-ISE 光学： 正面绒面结构，使用 SiNx/MgF2 叠层膜 接触： 正面硼掺杂 选择性发射极 和背面全接触 钝化： 高质量叠 层钝化膜 体材料： 1 Ω·cm 高寿命 FZ硅片 Classification Efficiency,% Area,cm2 Voc,mV Jsc,mA/cm2 Fill Factor,% Test Centre FhG-ISE 25.8±0.5 4.008 724.1 42.87 83.1 FhG-ISE 隆基 HPC 25.21±0.35 242.97 721.6 41.64 83.9 ISFH 金属化： 超细金属化结构 实现 25.5%电池效率路径 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 26  光学损失不可忽视： 陷光效应 和 栅线遮挡  前表面复合 、 前表面传输损失 和 前表面金属复合 同样占据较大比例，需要 配合硼发射极优化、金属化方案改善  持续提高 体材料质量 也会获得一定的效率 收益  24.5%现状 HPC电池 效率损失分析 实现 25.5%电池效率路径 35.2% 20.0% 17.8% 11.1% 11.0% 2.9% 2.0% Power Loss(%) shading front NonContacted Recombination front surface transmission Bulk: Recombination front Contacted Recombination rear NonContacted Recombination rear Contacted Recombination 1.23 0.70 0.62 0.39 0.38 0.10 0.07 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 shading front NonContacted Recombination front surface transmission Bulk: Recombination front Contacted Recombination rear NonContacted Recombination rear Contacted Recombination Power Loss(mW/cm2) Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 27  倒金字塔 具有更低的反射率  氮化硅具有较好的减反效果，同时提供了很好的钝化  外层叠加 低折射率 材料，进一步优化减 反效果 N-Si SiNx 钝化膜 低折射率膜 金字塔结构以及正面减反膜优化 倒金字塔  效率提升： 0.3% 实现 25.5%电池效率路径 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021  实现平均栅线形貌： 23/13um（高 /宽 ）  最佳宽度仅为 20um  成本大幅度下降，副栅银浆耗量降低 35%  超 细线 金属化技术  效率提升 ＞ 0.2% 23um宽度 超细线金属化 Eta（ %） Voc（ mV） Isc（ mA） FF（ %） 效率提升 0.20 2.3 41 0.12 13um高度 实现 25.5%电池效率路径 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar @ 2021 29 更高的量产可行性 ， 并且研发阶段已经取 得了良好的成果 ： 1. 更低的接触电阻率 :＜ 1.5mΩ*cm2 2. 更低的 J0, metal: ＜ 600fA/cm2 3. 更低 J0,pass 的潜力 :＜ 13fA/cm2  选择性发射极 实现 25.5%电池效率路径  效率提升： 0.3%