單晶VS多晶，N型VSP型，雙面VS單面——后PERC時代高效電池技術路線分析

2017-10-25 16:35:19 光伏們　點擊量：評論 (0)

　經過兩年的發展，PERC已經成為高效電池的主流技術路線，目前單晶P-PERC電池平均量產效率可達21 3-21 5%左右，多晶P-PERC電池平均量產效率可達19 5-20%左右。未來的高效電池技術會走向何方？　　P型PERC的效率極

　經過兩年的發展，PERC已經成為高效電池的主流技術路線，目前單晶P-PERC電池平均量產效率可達21.3-21.5%左右，多晶P-PERC電池平均量產效率可達19.5-20%左右。未來的高效電池技術會走向何方？

　　P型PERC的效率極限約為22-23%，后續難以有更高的突破，此外，PERC電池的衰減問題一定程度上影響了其性價比。展望未來，后PERC時代光伏電池制造技術該往何處去？中科院上海微系統與信息技術研究所劉正新博士及部分業內專家表示，單晶取代多晶、N型取代P型、雙面取代單面，將是未來光伏電池發展的趨勢。

　　單、多晶硅電池價格差距在縮小

　　一直以來，關于單、多晶技術路線的爭論從未停止。單晶硅電池轉換效率高但價格同樣較高，多晶硅電池成本較低但效率提升有限，兩者各有優劣勢。但隨著近年來拉晶等技術的發展以及領跑者等政策推動，單晶的份額正逐步上升。

　　中科院電工所王文靜研究員表示，單、多晶硅片價格差距在逐漸縮小，主要原因在于單晶率先實現了金剛線切割，而多晶由于金剛線切割的斷線率高和后續制絨困難等原因而受阻。據了解，單晶硅因質地均勻的特點率先實現金剛線工藝配套，2016年左右國內單晶硅切片基本完全實現金剛線切割，使用金剛石線后，單晶硅片成本下降10%-15%，組件成本下降5%-8%。而多晶金剛線切割的制絨問題在今年黑硅等技術成熟后才得以解決，目前正在加速產業化進程，單、多晶之爭似乎仍將延續。

　　但就長遠來看，隨著領跑者、前沿基地政策的推動以及分布式光伏的爆發式增長，高效率組件越發受到市場的青睞。中來光電總經理劉勇稱，相對單晶而言，即便采用金剛線+黑硅+PERC，多晶在效率的提升方面也是有限的。而王文靜博士介紹到，通過降低氧含量、連續投料、薄片化、新型的尺寸設計等技術的發展，單晶性價比將得到大幅提升。

　　高效率、低衰減——N型電池發展空間巨大

　　N型電池具有衰減低、載流子壽命高等特點，一直是全球高效晶體硅電池研發和產業化的熱點。在研發上，轉換效率突破25%的電池基本上都是N型電池，如HIT（異質結）、IBC（全背電極接觸）、TOPCon（隧道氧化層鈍化接觸）、HBC（異質結+背接觸）等，尤其是HBC電池，目前實現最高效率26.6%，未來N型高效電池將具有更大的競爭力。在規模化生產方面，由于N型電池容易制備雙面電池，并且具有高的雙面效率比、低衰減和溫度系數等特性，N型硅電池的產業規模在不斷擴大。英利、中來、林洋等公司的N-PERT電池，中科院微系統所、晉能、福建金石的N型硅HIT電池，正在推動越來越多的光伏骨干公司布局N型硅電池。

　　英利首席技術官宋登元博士介紹到，N型硅片與P型硅片相比，具有材料上的天然優勢。P型電池最主要的問題在于硼氧對引起的衰減，而摻磷的N型硅電池硼含量極低，從本質上消除了硼氧對帶來光致衰減的影響；此外，半導體常見的雜質還有金屬雜質，而N型基底的抗雜質能力非常強，對鐵、銅等常見金屬雜質的容忍度更高，也即在相同金屬污染的情況下，N型硅片的少子壽命要明顯高于P型硅片；同時，N型硅電池非常適合雙面電池設計，且雙面率（指電池背面效率與正面效率之比）可達到90%以上，遠遠高于P型電池，背面發電量增益更高。

　　N型硅太陽電池盡管效率比常規電池有了很大提高，但由于增加了處理工藝使得制造成本也相應提高，同時由于市場需求導致N型硅片產能較小，目前成本仍高于P型硅片，因此盡快降低制造成本和提升產業規模是N型電池目前面對市場的主要挑戰。

　　發電量高、應用范圍廣——雙面電池優勢明顯

　　根據國際權威機構預測，以HIT為代表的雙面雙玻組件安裝量將持續上升，2025年將達到47GW（年），市場占比達到20%以上。

　　據劉正新博士介紹，雙面電池的優勢主要包括以下幾點：

　　（1）發電增益高。雙面電池由于背面吸收反射的光線，可大幅提升發電量。背面發電量增益與反射條件有關，如水面、草地、沙地、雪地等，反射率均不一樣。此外，雙面電池發電增益還與組件安裝高度、安裝傾角、遮擋因子等因素有關。據統計數據來看，背面增益最低也可達到10%以上。

　　（2）應用范圍廣。雙面組件由于雙面發電的特性，尤其適用于屋頂、圍欄、車棚、漁光互補、農光互補、隔音墻等分布式發電系統。如蘇州西環高架5MW隔音墻項目，垂直安裝，既隔音，又發電。

　　（3）更適于積雪地區，運維簡單。在中國東北、日本北海道等寒冷地區，下雪后常規組件被積雪覆蓋無法發電，運維工作量巨大，而雙面電池在正面被積雪覆蓋的情況下，背面利用雪地反射繼續發電，從而使得組件發熱，快速融化正面積雪，極大地減少了運維量。

　　目前雙面電池主要面臨的挑戰在于檢測方法和標準的制定。由于其雙面發電的特性，在測試雙面電池正反兩面的輸出功率時頗有難度，目前國際上尚未發布統一的標準測試方法。因此，如何準確標定雙面電池組件的功率成了亟待解決的難題，一方面，買賣雙方在功率標定上存在較大分歧，嚴重制約了該產品的商業化路線；另一方面，雙面組件功率的最終標稱取值將直接影響到終端電站的系統設計。

　　分割線

　　隨著光伏制造業的不斷進步，各種電池、組件技術層出不窮，而不管哪種技術路線，歸根結底，其發展取決于性價比。PERC產品無疑是當前最具潛力的技術，但PERC光衰問題限制了其發展的空間。各家制造企業在PERC之后技術路線上的選擇，或許將決定了發展的方向和命運。