鉅大LARGE | 點擊量：810次 | 2021年10月19日
電池轉換效率逼近天花板 光伏技術迭代路在何方
我國光伏行業(yè)高速發(fā)展的背后是公司不斷的“降本增效”，尤其是近幾年，降價成為國內光伏市場的主題。為此，不少光伏公司把提高光電轉換效率作為搶占先機的“法寶”。在受訪業(yè)內人士看來，雖然目前光伏電池轉換率臨近天花板，但隨著技術的不斷迭代，提高轉換效率仍將是光伏上下游產業(yè)鏈的主攻方向。
超高功率市場崛起
回顧光伏行業(yè)發(fā)展趨勢，技術進步驅動轉換效率不斷提升。自中環(huán)股份2019年公布210mm大尺寸硅片以來，短短一年，超高功率光伏生態(tài)鏈日漸完善，保利協(xié)鑫、愛旭、通威等電池制造商紛紛入場，適配210產品的支架、接線盒等相關配件均已做好匹配，目前天合光能、東方日升等210組件公司更可以量產超高功率電池。
“更大硅片、更高功率組件市場頗為樂觀。隨著超高功率產業(yè)化的推動，技術不斷創(chuàng)新超越，24%+高效電池的大規(guī)模量產將超過預期，預計明年超高功率電池將迎來爆發(fā)期?！碧旌瞎饽芪覈鴧^(qū)組件銷售創(chuàng)團總裁曾義判斷。
東方日升新能源股份有限公司副總裁黃強接受記者采訪時也表示，光伏超高功率市場前景光明。東方日升通過“210+異質結”，引領了行業(yè)在組件高功率和電池高效率上的進展。作為首批實現(xiàn)158.75mm9BB異質結電池量產的廠家，最高量產效率高達24.2%，成為業(yè)內首批實現(xiàn)9BB異質結半片低溫焊接封裝工藝的供應商。2020年六月，首個重大客戶35MW訂單順利并網發(fā)電。
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充電溫度：0~45℃
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-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
PERC電池轉換效率接近天花板
在受訪的業(yè)內人士看來，P型單晶PERC電池產品是現(xiàn)階段市場的主流，其量產效率已經超過23%，正在向24%進發(fā)?！拔覀冋J為，P型PERC電池效率在未來兩三年內還有提升空間，也是目前量產化性價比最高的技術。”隆基股份品牌總經理王英歌對記者表示。
東方日升全球市場總監(jiān)莊英宏接受記者采訪時稱，目前，公司單晶電池片的轉換效率突破23.5%，類單晶電池片的轉換效率突破23%，硅片N型單晶電池片的轉換效率突破24.2%，單晶組件轉換效率突破21.4%，半片異質結組件轉換效率突破21.9%。
集邦咨詢旗下新能源研究機構EnergyTrend分析認為，2020年全球光伏市場P型PERC電池產量達到199.7GW，約占電池片環(huán)節(jié)產量78%。其中，市場上銷售的單晶PERC電池片轉化效率集中在21.8%-23%，2020年新建成的產線效率普遍在22.5%以上，實驗室單晶PERC效率在24%左右，可見PERC電池量產效率已接近實驗室效率，該技術發(fā)展已進入成熟階段。
記者采訪了解到，由于TOPCon技術與主流PERC電池產線大部分工藝兼容，目前該技術在投資成本、配套設備成熟度上更加有優(yōu)勢。TOPCon電池實驗室研發(fā)效率可達24.8%，量產效率能夠達到23.2%-23.8%。包括LG、REC、中來、天合、林洋、阿特斯、晶科、國電投等多家公司均擁有TOPCon電池技術儲備，并實現(xiàn)了較高的研發(fā)或量產轉換效率，預計2020年TOPCon電池片產量達到5.4GW。
盈亞證券研究認為，電池是光伏產業(yè)鏈技術發(fā)展最快的環(huán)節(jié)，目前PERC轉換效率已接近天花板，行業(yè)正探索并布局新的技術。PERC+、TOPCON、HJT等多種新興技術有望推動產業(yè)持續(xù)進步，并推動產業(yè)進入新一輪的降本增效浪潮。
“從短時間看，TOPCon成本優(yōu)勢較強，與現(xiàn)有PERC產線兼容性高，但從中長期看，HJT量產潛力更大。”EnergyTrend分析表示，目前各公司中長期規(guī)劃均以HJT+IBC(HBC)、TOPCon+IBC(TBC)等技術疊加方式進行電池片研發(fā)。
晉能科技總經理楊立友對記者表示，看好異質結技術在提高轉換效率上的前景。該技術具有工藝流程少、轉換效率高、超低衰減、超低溫度系數(shù)、高雙面率、弱光響應性能優(yōu)異等優(yōu)勢。公司在探索異質結技術量產與降本的同時，還在探索異質結技術與鈣鈦礦等前沿技術結合，以期待不斷的提高轉換效率、降低光伏發(fā)電度電成本。
技術迭代謀求效率突破
縱觀近幾年光伏電池發(fā)展趨勢，其發(fā)電成本持續(xù)下降，電池轉換率快速提升。數(shù)據(jù)顯示，2007年至2020年上半年，組件成本下降24倍，系統(tǒng)成本下降15倍。而在光伏電池效率方面，多晶、單晶PERC、TOPCon、IBC、異質結等技術路線效率不斷打破紀錄。僅天合光能一家公司的高效P型單晶PERC太陽能電池光電轉換效率就累計15次打破電池和組件效率世界紀錄。
今年，基于硅片大尺寸化趨勢，從光伏產業(yè)鏈主流組件公司的量產水平來看，切片、多主柵、焊帶改進、高密度封裝等技術從組件環(huán)節(jié)優(yōu)化光伏效率，主流公司在建的大尺寸組件產線基本都采用了多種組件技術疊加，將組件效率推升至20%以上，功率可達600W。
記者采訪了解到，目前PERC電池技術量產效率提升重要搭配各環(huán)節(jié)先進工藝升級為“PERC+”,其工藝電池升級路線重要包括PERC+SE、PERC+MWT、雙面PERC、SiNx優(yōu)化等。天合、晶澳、正泰等主流公司PERC電池量產平均效率在22.8%以上，從電池片生產公司研發(fā)預期來看，“PERC+”電池轉化效率有望進一步達到24.5%左右。
在王英歌看來，光伏技術迭代，前提是可靠性，在可靠性保障下，一方面看轉化效率；另一方面看光伏與不同應用場景、不同能源的融合技術發(fā)展，比如光伏+儲能、光伏+氫能、光伏+建筑一體化、光伏+電動汽車充電樁、光伏+數(shù)據(jù)中心，光伏+5G基站等。
EnergyTrend表示，處于量產導入期的TOPCon與HJT電池技術，要產業(yè)鏈各環(huán)節(jié)內設備、輔材等公司與產品端協(xié)同優(yōu)化產線，隨著產品通過終端電站應用測試驗證，才有望進入市場推廣階段。
晶科能源相關負責人接受記者采訪時表示，光伏技術的轉化效率提高有相對清晰的技術進步路徑，各項技術的開展都圍繞著：襯底材料提升、鈍化結構優(yōu)化、金屬化性能提升、光學路徑優(yōu)化等幾個主流的研究方向上。從目前技術來看，N型電池的TOPCon技術代表的高效、低成本電池，將是技術發(fā)展的主流，在此基礎上會有很多新興附屬技術形成一代產品。此外，還應關注新型光伏基底材料，如鈣鈦礦、碳化硅、三代半導體材料等。針對結構性提效技術，疊層電池技術、光子轉換技術等都能夠成為提效利器。
國家發(fā)改委能源研究所一位不愿具名專家對記者表示，光伏轉換效率雖然臨近天花板，但目前效率已可以實現(xiàn)與煤電成本相當，且未來仍有效率提升空間。“此外，一些新興技術，如目前較為成熟的異質結、處于技術前沿的鈣鈦礦，如能突破規(guī)模與經濟性，成本可以降至更低水平?！?/p>
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