5月24日下午,第十六届全球光伏前沿技术大会在上海浦东嘉里大酒店举行,本次会议为分论坛之一,主题为“异质结与TOPCon电池”,来自新加坡国立大学新加坡太阳能研究所(SERIS)的Yi Hou副教授和德国莱茵(上海)有限公司太阳能部门全球协调员,大中华区太阳能和太阳能及商业产品研发全球技术能力中心主任Christos Monokroussos博士主持本次会议。
通威股份有限公司 龙巍 博士
龙巍:后PERC时代产业化技术展望
在光伏行业中,高效PERC电池技术也因其高效性、低成本性成为了主流电池技术。PERC电池转换效率提升难度升级,行业逐渐开始关注下一代的技术发展。而关于后PERC时代的技术发展,本次报告中,龙巍博士通过对通威股份有限公司的介绍,向行业内人士传播TOPCon和异质结技术。
时代变革下,发展n型技术已成为必然趋势。当前,p型行业平均效率为23.2%,n型为24.2%,HJT为24.6%,IBC为25.3%,钙钛矿/硅叠层的实验室效率超过30%。根据中国光伏行业协会CPIA《2022-3023中国光伏产业发展路线图》数据,受理论极限限制,PERC电池效率提升趋势变缓,n型电池技术以比PERC高1%(绝对值,同等CTM下)的阈值进入量产,有望最终比PERC效率高,p型PERC电池市占率将逐年降低,预计2025年PERC市场份额低于50%,n型TOPCon和HJT成本低于p型电池。
通威自2020年开始TNC电池研发,行业首创大尺寸PECVD沉积poly-Si技术路线,2021年效率达24.65%,2022年量产效率达25.3%,2023年4月量产效率达25.5%,通威n型TNC是行业首条自主研发PECVD技术路线。凭借量产25.5%转换效率,组件功率580W以上(182尺寸72版型),高效解决了n型-钝化接触量产条件下的诸多技术难题,同时n型TNC具有温度系数低,双面率高(比PERC高15%,衰减更低),弱光响应好,增益高,成本低的优势。
同时,通威眉山三期TNC9GW量产效率达25.5%,组件功率超580瓦,2020年12月成立业内首个针对量产的的PECVD poly路线技术开发的项目组,解决了PE-poly的量产化问题,效率持续升高。2022年11月底眉山三期首片TNC下线,当前量产效率达25.50%,处于行业领先水平。TNC通威冠军效率达25.80%(中国计量院认证),TNC完成SE技术开发,开展TNC4.0双面poly技术等项目,进一步提高PE-poly的行业竞争力。
通威立足自主研发的“TNC"技术,中试线电池效率达25.8%,量产电池效率超25.5%;THC方面,2023年3月以26.18%刷新量产化电池效率的纪录,今年已先后三次创造异质结组件功率新纪录,正式迈进了730W时代,技术研发是通威四大核心竞争力之一,目前通威已在TOPCon、HJT、TBC、钙钛矿等技术上均有研发布局,各技术方向匹配了完善的试验线、实验室等研发设施,不断推动晶硅光伏技术的发展与进步。
新加坡国立大学新加坡太阳能研究所(SERIS)CEO Armin ABERLE 教授
Armin ABERLE: SERIS 的 MonoPolyTM 技术平台的最新进展
当前,SERIS的主要研发领域包括了太阳能电池(Perovskite/silicon串联太阳能电池,下一代工业太阳能电池和表征与仿真)、PV(室内外模块测试,模块开发和光学特征表征,模块可靠性,回收等)和太阳能PV(系统技术,包括浮动太阳能,创新的部署理念,城市太阳能,包括农业发电,PV并网,太阳能潜力和能源气象,PV的质量保证,新加坡的太阳能化等)
对光伏技术的学习率观察:PV累计出货量每增加一倍,平均售价就会降低,光伏学习率为24.4%,2022年光伏组件出货量约290GW,全球累计安装组件功率是1.2TW。对不同光伏技术市场份额了解:后侧先进钝化的太阳能电池未来5年市场份额>80%,2022年PERC和TOPCon的市场份额为88%,呈增长趋势,到2024年,BSF电池将逐步淘汰。TOPCon/monoPoly TM引进了达标的30GW设备。TOPCon模块约为22.4%,PERC模块约为21.7%。P型晶圆具有23%的单双面效率,n型晶圆双面效率大于24%。
根据SERIS 的 MonoPolyTM 技术平台的最新进展,TOPCon电池正在快速工业化,单侧钝化接触电池由于在前表面重组,效率限制在26%以内。今后,将垄断太阳能电池升级为双聚太阳能电池,采用多晶硅材料,以提升效率。
一道新能源科技(衢州)有限公司首席技术官 宋登元 博士
宋登元:高效N型电池和组件技术
一道新能N型技术正持续迭代,2022年,TOPCon3.0量产,国内组件出货量排名No.9,销售收入比2021年增加295%,突破100亿元。2023年,TOPCon3.0 plus 最高效率达到26.24%,产能达到30GW电池和30GW组件,20+GW 被安装在全球5大洲。
TOPCon3.0 plus核心技术有三项:i-SE技术、ut-PolySi技术和mt-Pass技术。选择发展TOPCon路线的原因有四个:一是要有更低的平准化度电成本LCOE;二是效率远远超过上一代技术,通常新技术比上一代技术产业化效率要高1.5个百分点左右;三是要具备良好的产业链生态环境,设备初始投资+材料成本+工艺过程成本要有较大的降本空间;四是要有足够的稳定性,能稳定发电30年以上,并且要具有足够的丰度、环境友好、能够满足TW级以材料的需求。
目前有20多家公司已经全面切入N型TOPCon电-25GW,TOPCon晶硅电池份额的8%左右,2023为20%左右。2022-2026年TOPCon占N型电池产能的80%以上,未来是N型单晶硅的快速发展时期。高效N型TOPCon技术将会迈入4.0阶段。
普达特科技有限公司光伏事业部技术总监 徐苏凡 女士
徐苏凡:电镀技术在不同太阳能电池结构中的应用
经介绍,普达特科技有限公司是一家致力于为行业提供高生产力解决方案的提供商,公司拥有全球化团队,通过自主研发与对外合作,获得技术、产品、渠道和客户,总部位于上海,拥有国际化股东、董事会和管理团队。普达特科技主要有半导体设备和太阳能设备两项主营业务,其中半导体设备包含单片晶圆清洗设备、槽式晶圆清洗设备、CVD设备,太阳能设备包括清洗设备和铜电镀设备,为提升至更高的性能,促进降本,公司将两项业务合二为一,共同进行产品开发、生产管理和使用同一供应链。
TOPCon电池中,利用电池中的PN结,金属电极和电镀面分别位于硅片的两面,用正向偏压电镀(FBP)来镀电池P面,用光诱导电镀(LIP)来镀电池N面。在异质结结构中,选择在种子层上进行双面同时电镀,在TCO上直接进行电镀(可靠性的问题有待解决)。
目前产业方案中存在贵金属银价格上涨,原材料银的供给有限等局限,电镀技术在各个电池结构中的应用尤为重要。通过TOPCon电池金属化、异质结电池金属化和XBC电池金属化,普达特推基于成熟链式平台的水平电镀,可根据客户需求进行产能以及工艺模块的定制,可搭配废水处理实现金属离子零排放,镀铜可实现15ASD的电流密度,沉积速度超过3um/min,应用在客户端PERC和TOPCon电池结构中,已稳定实现0.2%的效率提升且通过组件可靠性验证,应用在XBC和SHJ电池结构中,可帮助客户大幅降低银浆的使用量单一设备供应商,致力于为客户提供整体解决方案,助力行业实现可持续发展。
冯阿登纳真空设备(上海)有限公司销售总监 沈磊 先生
沈磊:PVD在太阳电池技术中的应用
冯阿登纳拥有40年的大面积涂装经验,在基材尺寸达18米*3.3米的丰富业内经验,在磁控管技术方面已逾40年,作为太阳能市场的领导者,冯阿登纳提供了超过43GW的太阳能设备,拥有大于17GW的n型电池技术和大于26GW的薄膜光伏。
其中,公司设计的“插件”处理单元基于“插件”原理设计,可以像“抽屉”一样不用起重机从公共设施拉出,易于使用磁控管、加热器和冷却器,具备维修简单、安全和方便的优点,通过相互交换工艺单元,容易改变工艺流程。研究发现,设备规模对资本支出和运营支出呈现正相关,公司通过扩大规模以减少资本支出和运营成本,获得更多利润。
从微观看公司的具体工艺:与丝网印刷相比,用于镀铜的种子层降低60%的CoO潜力,VA溅射系统是沉积金属层作为电镀的种子层,附着力强,实现高质量的电池互联,通过欧盟研发机构ISE和CSEM的认证,以及GW生产兼容性证明。PVD代表了精益工艺流程,可造成更低的产量损失和更少的工具集。HISS600平台拥有第一代钙钛矿蒸发工具,用于中试制造。材料变革时代已经到来,通过集成控制系统可保证再现性和工艺稳定性。
正泰新能科技有限公司CTO 徐伟智 博士
徐伟智:n型TOPCon电池与组件发展趋势
徐伟智博士主要介绍了TOPCon高效电池产业化和高效模块产业化,对正泰新能科技公司进行了简要介绍。在开篇时提到了c-Si光伏技术“5高1绿”展望(即高效太阳能电池、高功率、高质量、高集成、高吞吐量和绿色光伏回收),促进光伏产业链协同增效降本,以开放的心态看待光伏产业链是降低成本的关键。PERC+之后,TOPCon凭借高速增长,近年来产能增长逐年增速,尤其到2023年,产量将超过103GW。TOPCon玩家2023扩容计划中,TOPCon在一级玩家的产能扩张速度显著。
当前,PERC发展遇到了瓶颈,TOPCon技术因其效率高、生产成本低、技术相对成熟,成为目前规模最大的流水线技术。面对更高的成本,HUT面临着量产盈利能力挑战,取决于薄晶片、膏体、靶材和设备成本的进一步降低。N-TBC技术由于成本高、工艺步骤复杂,目前仍处于技术储备阶段。P-tbc技术的低双重性、模块全焊等难题有待解决。
正泰新能科技有限公司对太阳能电池技术及组件产品的市场进行了定位,TOPCon的主流产品成本快速降低,XBC聚焦分布式C&I,住宅屋顶开发,HJT突破金属化,降低硅片厚度成本,串联细胞(Perovskite/HJT)定位高效电池技术储备,以期实现世界冠军效率记录。徐博士展示了c-Si型材料的架构,同时展示出HJT降本增效技术路线,包括在饱和表面悬垂键合,进行有效钝化,半切晶圆片达110微米厚度。OBB技术可降低银耗,银耗降低50%,模块效率提升30%-40%,减少正面遮阳率。
浙江晶科能源有限公司电池研发高级主任工程师研发总监 杨洁女士
杨洁:TOPCon电池效率进一步提升技术方案
在新一轮技术迭代中,近十年来,全球光伏装机量增加了3.2倍,各国碳中和政策将驱动光伏应用更加深入。N型TOPCon电池被广泛认为是在新技术中主流的选择,其兼顾量产竞争力和良好产品表现。
TOPCon技术基于SiOx/polysi材料体系,可有效降低晶体硅电池的表高复合和金属接触复合,实现效率提升。N型TOPCon钝化接触技术中,接近理论28.7%的关键是接触区钝化提升,实验室及产业化研究已证明J0及VUL的可行性,产业化开发肩负持续提效的使命,持续的效率提升可行性高。N型TOPCon电池技术效率在近年来获得了显著进步,N型TOPCon技术在较短的开发周期内进步迅速,有较大的未来成长空间。
TOPCon电池开路电压提升路径有发射极表面钝化和AgAI浆料以及背面钝化接触优化,通过优化N型TOPCon电池的钝化提升,电池开路电压~8mV的提升空间。N型TOPCon电池填充因子提升路径有:优化AgAI浆料,降低正面接触电阻及电池串联电阻;硅基体及钝化体系提升,以及加强制程管控,提升电池pFF。
SINGULUS 技术公司研发项目经理 程雪梅 博士
程雪梅:用于高效太阳电池产业化生产的大产能真空镀膜设备
SINGULUS科技股份有限公司总部位于德国美因河畔卡尔,湿加工分公司位于德国慕尼黑,同时,在我国广州也设有分公司,公司目前拥有PVD真空溅射设备、PECVD、RTP、表面装饰工程设备,广泛应用于光伏、半导体、电池、氢能、医疗技术、玻璃与汽车行业等,创造的社会价值效益较大。
目前,公司拥有了成熟的晶硅&钙钛矿电池技术路线,将钙钛矿太阳能电池不断优化升级,显著提升了实验室效率。同时,公司也搭建起了GENERIS直列平台:PECVD&PVD,广泛用于TOPCon,SHJ和钙钛矿太阳能电池,运作机理是在线真空镀膜设备平台进行等离子体增强化学气象沉积和PVD物理磁控溅射沉积,PECVD总吞吐量可升级至10000w/h。高沉积率与内部开发的ICP/CCP线性等离子体源最高可达100nm m/min(视材料而定),一致性较好,速率高。
用于TOPCon的Poly-Si-Layers即使是180nm厚的聚硅层也不会起泡,在对称TOPCon活性结构上实现了iVoc 742mV,光学上不可见的低环绕。ICP/CCP等离子体隧道氧化物和i-多晶硅实现了720mV对称结构的iVoc(+非原位掺杂),有高效的直列设计,产能概念为每小时10000片。将GENERIS PVD用于TOPCon的技术环节中,PVD沉积的多晶硅具有较高的钝化性能(voc>730mV),其溅射伤害相当低,多晶硅层是一种可能的替代方案。随着钙钛矿电池技术的不断迭代优化,电池中的应用提供了新的适用于产业化的解决方案。
程雪梅博士总结提到,通过内部测试机器对多种电源、材料的内部和湿化试验,现在真诚邀请业内的伙伴一起加入TOPCon和钙钛矿太阳能电池的钝化和操作测试。
普达特科技有限公司资深产品开发经理 吴晋 先生
吴晋:创新高生产力湿法清洗设备平台
经介绍,半导体和清洁能源是普达特科技有限公司最大的股东,为公司做出了大量投资,并将致力于为公司提供长期和全面的支持。
公司研发的单套1GW全道湿法解决方案包含TOPCon工艺路线,通过创新为客户提供高生产力的全道湿法解决方案,旨在大幅降低客户的生产运行成本,安全可靠易维护。2023年首创双层链式设备---全道湿法设备产能突破1GW。目前涵盖的产品/产品组合有槽式制绒、链式去BSG、槽式碱抛、链式去PSG和槽式RCA清洗,产能高且能节约占地20~50m2/台。
在自动化整合方案中,自动化整合宽度3.5m/套,适用于TOPCon路线碱抛和RCA的清洗设备组合;整合宽度较单层平铺方案收窄约1.5m,单位产能设备的占地面积节省~20%,显著节省厂房和设施费用;同时兼容工艺应用和产能升级拓展方案,该整合方案同样适用于XBC路线刻蚀+制绒的清洗设备组合。
槽式平台优势较多,工艺槽采用上下槽冗余设计,大功率循环匀流,全面兼容高密度花篮和超薄硅片,降低化学品耗量,延长药液寿命;更低的化学品用量,制绒添加剂节省≥12%,NaOH节省>28%(来自同一家量产客户笳计);高效烘干方案,可以有效节省30%的烘干时间,更加节能省电,年化经济收益约20万元/台;选用直热式D在线热水机,相比与水浴盘管式加热方式,能耗节省20%,年化经济收益约30万元/台;多项主动性安全保障和冗余安全设计,异常情况下,药液和硅片自动安全分离模块化集成设计,单位产能设备占地面积节省15%。总体看,槽式平台有助于提升生产力。
安徽华晟新能源科技有限公司CTO 王文静 博士
王文静:华晟异质结(HJT)技术进展
截至目前,华晟新能源的HJT电池效率世界记录依旧保持在前列,因此王文静博士在本次讲话进行了HJT电池的优势介绍、华晟公司简介、公司的HJT电池产业化进展和研发进展。
其一,关于HJT电池的优势。一是目前HJT电池效率处于行业前列,HJT的电池理论效率在不断提升,二是进行了HJT电池进行选择性钝化的效率分析下HJT性能较好,三是HJT实验室效率与晶体硅太阳电池的理论极限差距较小。
其二,华晟以HJT为核心,用高效、稳定的发电性能,更好的质量保证和平台化的技术拓展能力,让用户对未来更有信心。对发射极带匹配度的介绍和HJT电池电流限制因素分析和光转胶膜对HJT电池的辅助吸收效应分析发现了HJT和PERC电池技术持平的特征,发现了二期电池亟待改进之处。华晟给出了短波效应较差这一问题的改进措施,即利用了口下转换原理(胶膜中稀土离子吸收紫外线能量跃迁到激发态,然后再从激发态回落到基态,并以光的形式释放能量),同时考虑到了风口险点即外观接受度、下转换寿命和耐湿热性能。宣城二期电池产线应用G12半片规格、常规130μm厚度硅片,最佳批次平均效率为25.1%,冠军电池片效率25.5%,产线日常平均效率25%,研发冠军效率达到26.1%。华晟培育了大规模HJT量产的技术路线,华晟三期首批出片最高25.09%。
其三,从常规可量产最高效率看,目前M6-144常规版型组件功率突破500W,G12-13常规型组件功率突破730.55W。再从成本看,银包铜等技术进展迅速,异质结金属化采用唯一低温金属应用电极,异质结硅片为超薄硅片,使硅料与碳排放节省40%,助力产业加速降本提效,异质结成本优势即将体现。
营口金辰机械股份有限公司技术总监 杨宝海 先生
杨宝海:高效晶硅太阳电池和组件装备技术
首先,杨金海先生介绍了金辰技术及产品发展近况。2020年至今,金辰全面启动梦想M系列新一代组件生产线研发,M系列新一代组件生产线客户端运行,2022年首台微晶HJT PECVD两场设备成功交付,今年管式PE-Poly TOPCcon设备和管式PE-正背面设备到达客户端,开始全面销售。
其次,关于研发基本情况。金辰公司于北京、营口、苏州、秦皇岛均建立了研发中心,每年投入总营收的8%-10%作为研发资金,现有员工1700+人,近400人的研发团队其中博士4人,硕士48人。金辰有591项有效专和243项发明专利,目前研发了国家科技部“火炬计划重点新产品辽宁省“省长质量奖”。研发的蓬勃发展,也带动了营销网络的扩展。
最后,关于光伏技术路线与产品布局。高效电池设备和组件设备协同发展,TOPCon技术与HJT技术双轮驱动。从而实现先进电池制造转向先进组件制造的迭代优化。TOPCon: PE-Poly管式PECVD设备的研发项目于2019年立项,2021年研发成功,截止至今年1月,管式PE-Poly 量产设备和管式PE-SiNx正背膜设备在客户端正式使用。HJT电池及组件关键技术包含了硅片的薄片化、银浆的0BB和MBB技术,2023年提效至25.5%,以及HJT组件技术设备的优化(少银化、金属化组件链接和背接触组件链接)。目前,金辰开启了高效光伏组件自动线交钥匙工程,M系列协同行业技术进步,持续深耕创造价值。
此外,在讲话中杨宝海先生代表金辰,对中科院宁波材料所、晶澳、东方日升、隆基、晶科和捷泰表示感谢,也期待业内人士能够长期合作。
上海协微环境科技有限公司CTO 陈佳明 博士
陈佳明:光伏制造面临的巨大挑战
对TOPCon进程的影响进行归纳可以看到,与PERC工艺相比,TOPCon引入了一种新型的薄氧化物+N型多晶硅层,与PERC相比,特种气体消耗量巨大。这种较高的流量对下游洗涤器设备构成了挑战,也有风险需要管理,燃烧释放热量和固体副产品,如沉积物,灰尘,蒸汽,可以积聚阻塞流动。漏燃时有时不能安全熄灭,也是治理的重点问题。同时,TOPCon也面临了排气挑战,包含了停机、易燃易爆、流量等因素。
讲话中重点提到了粉尘问题,陈博士指出,有了硅烷就不可避免产生粉尘,一个工具在一个月内产生的SiH4的流动可以产生足够的粒子,以>6当前的空间密度填满地球和月球之间的宇宙球体。那么,粉尘的存在究竟是好还是坏?如果没有了粉尘又会有哪些问题产生?这是引起业内深思的问题。经过研究显示,不完全燃烧的潜在危险,例如随着氧气的减少,SiH4无法完全燃烧形成SiO2,反而会解离,释放出越来越多的H2。
最后,陈博士提出Powder is good的畅想。粉尘爆炸问题是可以解决的,应当制定粉末堆积和堵塞预防措施,开发专利水膜通量壁技术,去除高达30%的产生的粉末。对于起火爆炸问题,应防止H2闪回,要解决好不完全燃烧的问题。
浙江祥邦科技股份有限公司技术副总经理 李陶先生
李陶:适配高效组件的POE封装胶膜
经李陶先生介绍,祥邦科技股份有限公司本部位于杭州市萧山区(占地5亿平米),分部有华中基地大冶(2.5亿平米),以及上海浦江的华东基地(75%纯POE),以太阳能电池封装材料批发和进出口业务作为主营业务,公司包含常规PERC封装、光管理提效(具有超强、稳定抗PID、体积电阻率高、耐湿热老化性能优异的POE胶膜)、特殊组件结构(功能化POE)、下一代电池封装(抗热斑TPO)、N型电池封装(TOPCon POE)等系列产品,能够满足不同细分市场需求,紧扣行业发展脉搏,匹配不同路线电池技术。
报告中提到了N型TOPCon电池、HJT电池和IBC电池的可靠性风险分析,一共包括了银浆含铝(氧化铝薄膜/铝和银的金属间化合物在水和酸的作用下,以及紫外光的照射下的分解和氧化可能更容易腐蚀)、醋酸腐蚀钝化层(TOPCon电池产生氢气)、水汽腐蚀化钝层,在钝化层中可以观察到TCO(透明导电氧化物)退化、界面劣化和FTO不易粘接,IBC电池会存在电化学腐蚀、电池串焊应力不均、背面绝缘涂层失效造成正负极短路等。此外,对于薄硅片需要低模量的情况、
展望未来,“白鹄”产品具有低模量、低水透、高反射、高绝缘和耐腐蚀等优势,层压后低模量,层压前低预交联度解决、湖片化带来的隐裂率开高、相较于EVA,POE老化后无酸性物质产生,因此“白鹄”系列具有较强的市场竞争优势,助力提升电池产能。
隆基绿能科技股份有限公司电池研发总监 童洪波 先生
童洪波:隆基为何钟情HPBC电池技术路线?
HPBC技术是一种对电池技术的重新定义,HPBC电池具有混合钝化后接触的高性能后接电池,具有多层灭学减反膜低复合优质钝化膜,电池中还包含了多层钝化背反射膜。选择HPBC的原因基于对PERC、TOPCon和IBC电池的综合分析,由于另外三类电池的成本和效率均有缺口,因此,HPBC作为隆基自主研发的技术,在突破了常规IBC电池工艺基础上,兼具常规晶硅电池的低成本、步骤极简化以及IBC正面无栅线的高性能、美观等优势。
从隆基HPBC发展历程看,2017年提出电池概念以来,公司不断优化和简化工艺步骤,当前量产推广下组件功率已经超过585W,现已升级为HPBC+电池,电池效率为26.5%,组件功率大于610W。自2021年以来,研发效率从24%提升为25.5%,开压突破730mV。其中Hi-MO6产品具有更高可靠性、更高效率、高载荷能力、高发电量、更低的温度系数、工作温度、辐照能、年度衰减等优势。
从技术创新点看,亚微米小绒面技术具有更低的反射率,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。高质量表面钝化技术下进行了表面抛光处理,氧化层收敛性、均匀性更优。高质量钝化异质结技术具有低方阻均匀结区、低金属复合、优异接触性能。钝化减反美学膜可以对膜层致密性改善、拥有最佳厚度和良好钝化效果,绒面钝化后Implied Voc>747mV,同时具有高效清洗方案。此外,运用创新组件焊接技术,采用一字型结构焊接,组件抗隐裂能力获得提升。
据悉,预计2023年HPBC产能将提升至30GW,该产品将被更广泛应用于高端分布式市场。
明冠新材料股份有限公司产品总监 方艳 女士
方艳:N型组件的封装技术方案研究
光伏电池行业电池的功能正不断优化。方艳女士对2023年光伏行业电池产能分布走势和N型不同技术路线产能进行分布分析,2023年光伏电池产能将从一季度的21%上升至四季度的51%,TOPCon和HJT技术路线产能将占据更大份额。通过对光伏行业技术发展趋势进行简介可以发现,2013年4BB经过10年打磨已发展为0BB,主栅(汇集副栅电流和串联电池片作用)数量上升,细栅(汇集光生载流子作用)越来越细,减少了遮光面积,降低了银耗,保证了导电性能,提升了电池片效率。
从技术创新看,N型电池片具有天然的双面电池(TOPCon182/16BB双面率85.5%,HJT210/20BB双面率95%),发电效率高,寿命长和功率衰减低的优势,同时具备银耗高、水汽敏感、TCO镀层对UV敏感、不易粘结的缺点。其中,无主栅封装技术带来了客观的降银成本,16BB的TOPCon降银0.012元/W,20BB的HJT降银0.042元/W,15BB的HJT降银0.052元/W。栅线承载膜/皮肤膜是N型电池无主栅封装技术配套产品,具有优异的透光性能和承载膜与电池片的粘结性能,经过温热和紫外线老化测试可以发现承载膜的可靠性较强。在流动性研究中,承载膜层压温度150℃,层压时间为5mins +10mins。
明冠目前拥有国内首创专利技术(Cn114752321A,Cn217468450U),率先实现国内异质结电池封装技术的产业化,打破国外专利技术的垄断。目前已经给东方日升等公司批量供货,2023年明冠特种电池膜产品会随着异质结组件市场发展逐渐铺开。
上海碧州环保能源科技有限公司 冯有亮 先生
冯有亮:光伏行业污水处理的挑战和出路
高质量是国内经济发展步入新时代的主旋律,环保行业进入下半场的突破方向,需要兼顾“提质”和“增效”。这是由于光伏行业的环保红利时代已经过去,光伏行业污染越来越严重,低价竞争存在,工程质量堪忧。基于此,冯有亮先生提到,目前的光伏客户本身面临了降本压力,企业需要将钱花在刀刃上,作为环保企业的碧洲,在双碳背景下,认为光伏和环保应当协同发展,更着眼于看清客户的真实需求,做“刚需”的事情。
当前,光伏行业污水处理方面存在着工艺升级、回收、回用和融入太阳能技术的挑战,对此,作为光伏废水综合解决方案提供商,切片废水处理工艺开发者和电池片废水处理工艺引领者,碧洲环保已经做好了相应技术储备,并将太阳能技术植入环保行业应用到大环保领域。目前碧洲已拥有7个机加大循环项目、3个切片大循环项目、4个切片项目、30+个电池项目、7个碧州工艺累计处理光伏废水量约20万。
迄今为止,碧洲环保已具有四大技术优势:一是高速微砂沉淀系统(项目在徐州落地,采用了MICROFLO技术解决细小硅粉SS的问题,SS去除率达99%,确保了高效、节省、安全、快速),二是高效生物脱氮反应器(解决总氮的问题,N-NO3去除率≥99%,负荷最高可达6kgN/m3.d),三是高效水解酸化反应器(采用特殊水解酸化技术解决难降解COD的问题,B/c≥0.25,MLSS≥4000mg/l)和优氨反应器UAMXR(解决高氨氮的问题,进水1000mg/L,出水30~60mg/L,氨氮去除率95%,TN去除率:79%)。今后碧洲也会不断优化技术,提升社会效益。
天合光能股份有限公司总工程师 陈达明 先生
陈达明:210mm 大尺寸产业化n型i-TOPCon太阳电池和组件进展
根据2022-2023年中国光伏行业协会的光伏产业发展路线图数据走势,2023-2025年,TOPCon太阳电池产能快速扩张,将成为主流太阳电池技术。天合i-TOPCon技术发展也经历了从2015年研发立项,到2016年LPCVD Poly-Si的技术落地,2019年-2023年,通过设备、工艺改进,单机每小时产能逐年提升。2021年-2023年,TOPCon产线设备投资与PERC产线设备投资差异逐年下降。天合的技术正不断成熟和升级。
当前,天合光能i-TOPCon产量效率水平已目前达到25.3%,最新量产技术Pilot run 平均效率达到25.65%。激光SE是i-TOPCon技术的进步之一。其存在的技术难点聚焦于:硼在硅固溶度低,需要更大的热驱动力才能形成一定深度的有效掺杂,自2020年提出方案后,2023年加入了新一代微损伤硼掺杂激光器技术、种子源脉冲调试功能、多级放大技术、脉冲串和时空调制等技术,明显减少了激光损伤,激光硼SE增加TOPCon电池效率0.2-0.3%abs。当前的技术亮点在于,随着银浆的进步,TOPCon电池背面可以采用更为平坦的表面,从而增强光线的背反射,TOPCon电池银单耗降幅预计大于PERC电池银单耗。
从应用角度和性能看,新一代i-TOPCon技术集成了激光硼SE、背面微结构、210或210R尺寸大产能装备技术、低银单耗技术等;i-TOPCon至尊N型组件产品功率可达到450W(户用屋顶)、605W(工商业屋顶)、700W(地面电站);i-TOPCon组件整体可靠性优于PERC。天合光能i-TOPCon组件-至尊N型组件产品适用于各类场景,如大型地面电站,渔光农光项目,分布式工商业及户用屋顶等。
英利能源发展有限公司电池高级研发工程师 王子谦 先生
王子谦:英利熊猫-产业化TOPCon电池技术进展
王子谦先生结合CPIA数据,对从2022-2030年的不同电池技术路线市场占比变化趋势展开分析,截止2022年底,TOPCon落地产能达到81GW,组件出货16GW,2023年产能预估将激增至477GW。从产能布局看,截止2023年2月,宣称布局高效电池技术的产能已突破1100GW,其中超过850GW的新增产能选择TOPCon技术。相对PERC组件而言,TOPCon组件具有更高的功率和双面率,更低的功率衰减率和温度系数,同等装机容量下发电效率比PERC高出3.7%,显著增加电站收益。因此,坚持选择TOPCon的意义非凡。
据悉,英利能源自1998年来,在光伏行业深耕25年,不断实现阶段性的突破,从国家示范项目的承接,到率先开展N型高效电池研发,“熊猫”技术引领了高效电池产业化,产能不断扩张,而后几年中,随着资产结构的优化升级和路径的不断探索,英利把握高质量发展契机,逐渐专注N型电池产业化以及下游业务。
通过英利PANDA 3.0 TOPCon的结构及工艺路线分析中可以看到,LPCVD膜层质量最高,双插工艺降低设备及石英件等耗材成本,LPCVN号现阶段最适合工业化量产的技术路线。该工艺路线拥有四大核心技术:一是叠层复合膜钝化技术,二是超薄隧穿钝化技术,三是图形化掺杂技术,四是高阻密栅技术。这些核心技术的不断突破,有助于英利降本增效,提升产能。
展望未来电池技术,英利将会进一步拓展“熊猫”技术,注重效率方面的发射极钝化、金属接触复合和背场钝化和金属接触复合工艺,成本方面注重硅片的薄化、SMBB、无主栅、图形优化,良率上侧重叠层钝化减反膜、陷光结构优化、硅片电阻率和寿命优化以及先进制程管控降低隐裂。
苏州腾晖光伏技术有限公司研发经理 何帅 先生
何帅:高效太阳能组件技术发展方向探讨
根据CPIA数据显示,2025年后,铝背场电池或将完全消失,2023年起,N型电池占比迅速上升,将逐步成为主流;其中TOPCon、HJT扩产明显,XBC跟后,在新型电池扩展同时,PERC依仗产能及性价比依旧会在未来几玺的市场中占据不错的份额。报告中主要介绍了两种封装技术——高效技术封装和绿色环保封装,随后苏州腾晖的何帅先生也介绍了多元应用场景和可靠监控的优化。
高效技术封装和绿色环保封装两套工艺都具备各自独特的技术路线,前者充分利用了TOPCon电池结构的高功率、低成本、低LID等特点,后者利用了无氟背板,大大降低了有害烟尘的排放以及使用脱醇型硅胶防止了致癌物质丁酮肟的释放,遵循了原材料国有化原则,充分做到了提质降本。
腾晖的应用场景主要集中于四个领域:一是海上光伏,二是沙漠光伏,三是建筑光伏,四是光伏+应用。目前,N型TOPCon是腾晖高效组件产品及路线,此外还有双面半片组件、单面半片组件和轻质组件的应用。公司从事国际化经营模式,从出货、用工、客户来源和知识产权分布来看,全球各地都能看到腾晖的足迹。除了全球化经营以外,精益求精的产品制造、雄厚的资本实力和领先智能化能源解决方案都是腾晖的核心竞争力。
无锡奥特维旭睿科技有限公司 殷庆辉先生
殷庆辉:TOPCon电池丝印及退火设备的新进展
本次报告分以下内容:
一是关于TOPCon工艺进展介绍:截止2022年底,TOPCon落地产能81GW,2023年TOPCon新增产能477GW(Infolink),462GW(PV Tech),850GW(各厂家宣布新增产能总和),技术路线上LPCVD与PECVD在TOPCon电池上均表现出优秀的钝化能力,薄片化成功导入量产(2125um),TOPCon电池量产效率已达25.4%,金属化技术目前是现阶段限制效率进一步提升的因素,基于金属化技术的现状,未来具备优秀印刷能力、温度控制能力兼具适应性的,薄片化的丝印整线是TOPCon效率有必要进一步提升。
二是产品介绍。电池丝网印刷整线(DM060E)率先采用了直线交互式4+1平台设计,印刷机具有受力均匀、栅线形貌、硬件工况和定位精度高等优势,更好适应了未来大小尺寸、薄片化的趋势,并行结构设计方式,X/YIZIT轴采用分开并行控制方式,给予四平台更充分地整定时间余量,可确保在保持高速运转的同时保证高精度,设备维护较方便,继而提升了产能,多重检测也保证了印刷质量。光注入烧结钝化一体机(DM032P)的工艺成熟、稳定,是最早针对N型电池的提效设备,TOPCon在N型提效之下达0.2-0.8%,采用直流方式可及时发现前道工艺异常,新一体式网带设计,提效后性能稳定,无衰减,温度控制精准,稳定,温度曲线灵活易控。
三是企业简介。无锡奥特维旭睿科技有限公司创立于2021年8月,注册资金3000万元,是一家专注于光伏电池装备的研发、生产与应用的股份有限公司。公司主要产品有丝网印刷线、光注入退火炉、光注入烧结退火一体炉、电池自动包装线和智能物流线等。目前公司主要产品已覆盖PERC、Topcon、IBC等多个工艺路线。旭睿科技的殷庆辉先生提出展望,即立足光伏电池领域,助力全球智能制造,打造奥特维另一张光伏名片。