异质结最新进展:2023预计出货量10GW左右,人才与供应生态优化,光转膜成为行业标配

发布时间:

2023-12-12 14:11

近期海外媒体对光转膜技术进行大量报道,有大众媒体、日本媒体、行业媒体等。我们过去一年也对光转膜技术也在做持续关注。

光转膜成为异质结标配

继2021的“N型元年”之后,N型在2022年迎来了爆发式增长,截止2023年9月,全球N型电池产能400GW,到2024年初将达到670GW。

N型组件,以其高效、高发电能力、长效等特点也赢得了终端的青睐。全球头部光伏电站投资企业,在设备选型时越来越多的选择N型产品。据统计,目前市场上N型组件占比约为20%相比一年前的7%提升了13%,同时要注意的是随着N型产能的释放,N型产品的市占率越来越高,显示了强大的竞争力。

N型电池目前主要分为三类:TOPCon、HJT、BC类电池。其中TOPCon技术与P型PERC电池“衔接”最为顺畅,成为众多光伏企业的最佳选择,而HJT和BC类电池对于新工艺、新设备、新材料的要求更高,良率和效率也在不断攀升。

毫不夸张地说,光伏产业再次到了技术路线的“十字路口”

从本期开始,我们针对不同的N型技术最新进展做专题系列文章,以对光伏企业在技术路线选型时提供参考。本期针对异质结的进展,对华晟新能源、爱康光电进行了采访,在此表示感谢。

在采访的过程中,受访企业表示,制约异质结进一步加速的主要问题是成本。目前各家企业思路都集中在减少银浆、靶材的用量和硅片减薄几个方面,同时推动产能快速爬坡以摊薄管理成本。受访企业透露,2023年相关技术取得了较大突破,预计到2024年可以看到HJT成本大幅优化,推动量产进而带动产业生态优化,进入“良性降本循环”。

专家预计,2023年异质结组件出货量约为10GW,到2024年将大幅提升至50GW左右。

目前一线厂商单面微晶工艺电池效率约为25.5%,后续搭载双面微晶工艺可以提升至25.7%。

此前,HJT阵营一直采用的是“三减”策略:减银、减栅线、硅片减薄,同时还有TCO优化、制绒优化、间隙贴膜等技术,在光转膜技术诞生后,改为目前的“三减一增”,通过光转膜提升发电量。

其中光转膜技术的出现,从另外一个方向给HJT增加了很大的竞争力。

相对其它环节稳步提升,光转膜提供了立竿见影的提升,更是思路上的全新创新。正如激光硼扩对于TOPCon的推动一样,光转膜也很可能成为HJT技术的“临门一脚”。

该技术由赛伍于2022年发明,并于同年获得光能杯年度唯一性大奖项“年度辅材奖”。

不到一年时间,光转膜已经成为所有HJT异质结电池厂家形成共识的“必选项”。

光转膜的原理并不复杂。晶硅电池主要吸收太阳光中波长320nm~1100nm的可见光和近红外光发电,而光转膜则是将紫外光转为可见光。据爱康技术负责人介绍,光转膜还可以降低因紫外线导致的HJT组件衰减,紫外线也可以发电,但会造成电池片的老化,通过光转膜技术,不仅提升了组件发电量,同时也让组件寿命变得更长。

光转膜更重要的意义在于:在电池企业艰难提升电池转换效率的时候,为行业寻找了另外一条提升组件效率的路

随着“N时代”的到来,光转膜技术受到各界热捧,在不同技术竞争焦灼的背景下,任何能够提效降本的技术都值得关注,尤其是光转膜对于HJT异质结技术更加友好,可以给单块组件带来10-12W的增益,提升1.5%-2%的发电量。目前爱康光电提供的数据显示,实际提升在10W左右。

华晟新能源董事长徐晓华曾表示“光转膜确实可以提升发电量,大约有1%~2%。”他同时指出,光转膜还有助于提升电池整体稳定性。目前TOPCon电池效率提升也很快,光转膜有助于帮助组件企业,巩固异质结组件的效率优势。

而根据第三方机构TUV莱茵2022年10月发布的测试报告显示,在15-75摄氏度和100-1100W/㎡的辐照度范围内,光转膜异质结组件的实际功率比使用常规截止膜的异质结组件平均高1.22%,在紫外段的光谱响应效果比较明显,模拟发电量高0.82%。

根据华晟新能源预测,2025年异质结产能达到150-200GW,按每瓦1200小时的有效光照小时数粗略估算,光转膜每年可为行业带来的价值为14.76亿-19.68亿度的额外发电量。约等于刚并网不久的全球最大水光互补电站雅砻江柯拉水光电站的全年发电量。

受访组件厂家介绍了这一年来光转膜的使用情况:在光转膜出现之后,这些企业第一时间开始着手使用光转膜,目前都通过了老化测试。

今年2月,华晟新能源开始批量采购光转膜,东方日升、润海、爱康也都开始在2季度后批量应用,预计全年光转膜出货量在5GW左右。

异质结电池技术人员认为,未来通过国产化和良率提升,光转膜成本将再度下降,对于异质结厂家吸引力巨大

以下是采访实录:

受访人: 华晟新能源研发总监 周肃

█ 光伏电池技术正在由P型向N型迭代升级,影响N型产业化进程的因素有哪些?

N型你要它一分为二来看,异质结的情况和TOPCon的情况是完全不一样的。对于TOPCon来说,目前最大的影响因素,一是设备的交速度,第二是各个厂家的产线建设和调试,具备不同能力的电池厂,产能爬坡的速度和良率控制的差异还是蛮大的。

而对于异质结来说,最主要的突破来自于人才的培育。因为异质结所需的人才和之前的晶硅体系不太一样,在人才方面仍然属于比较匮乏的状态,电池厂、设备厂和材料厂都面临着相同的问题。

█ 除了人才之外,还有哪些因素制约了异质结发展?

一方面真正躬身入局异质结的企业还不是很多,所以外界不清楚技术的变化速度和趋势,认为降本增效是一个很慢的过程,所以动作会慢一些。

另外对于新技术路线,客户也需要有适应过程。目前很少有客户对于异质结组件的可靠性提出质疑,但会问是否能够按时交付,同时很多企业开始单独招采异质结组件,而之前都是整体归类为N型,说明更多客户能够意识到异质结多发电的优点。

9月下旬华晟中标了国电投160MW的订单,就是单独把异质结列出来招标。

█ 异质结提效降本有哪些主要方向?华晟对此做了怎样的探索?

提效从如下几个方面:第一个是产品的结构上。第二是材料端的选择跟优化,包含硅片质量的优化,有ITO薄膜性能的优化,将基础电极印得越细越窄越高,导电性更好好,有金属电极材料的优化等。

除此之外,还有一些生产过程的管控,这甚至比其他的技术要重要得多。这些膜层都是纳米级的膜层,对生产过程的管控会直接影响到效率。

降本工作首当其冲的就是降低硅片的厚度,我们现在正在完成从130微米到120微米的切换,最终目标是90微米。然后第二个就是金属电极,在今年年底会做到10个毫克每瓦。

此外异质结的产线大部分产能都在爬坡,是否满产对于成本影响很大,同时随着异质结产业生态规模越来越大,供应链成本也会快速下降。

█ 今年和明年异质结的出货量会有多少?

今年异质结出货在10GW左右。明年我们的预测会在40-50GW之间。

受访人:爱康光电研发总监 蔡霞

█ 为什么选择 HJT 作为主要的发展方向之一?

首先,HJT最大的优势是转换效率在各项晶硅电池技术中名列前茅,目前爱康长兴的HJT电池产线平均转换效率已经达到25.3%-25.5%,最高批次可突破25.6%。爱康预计在第四季度导入双面微晶异质结电池的量产,预计平均转换效率拖25.6-25.7%.其次,除了高转换效率,HJT具备高双面性、高弱光响应、低温度系数等优势,这些特性可以大幅提高HJT组件的发电增益。近两年国内外都在探索非晶硅太阳电池的技术以及发展前景,其中钙钛矿是主流方向之一,HJT电池的结构非常适合与钙钛矿做叠层电池,两者结合制造出来的HJT-钙钛矿叠层电池可以打破晶硅电池的理论效率上限,转换效率可以做到30%以上。

正是因为HJT有这么多的优势以及潜在的技术革新潜力,所以我们很早就入局了HJT领域,并且一直以来都坚定地把HJT作为公司主攻方向之一。

█ 目前制约 HJT 量产加速的挑战有哪些?

大家都知道目前HJT的成本相比PERC和TOPCon都还是要高一点的,这是制约HJT大规模量产的主要挑战。包括爱康在内的各家HJT伙伴都在非常积极地为降低成本、提高效率而努力。目前HJT电池的降本路径其实已经比较明确了,主要还是集中在减少银浆、降低靶材用量和薄片化几个方向上,今年也获得了比较大的突破,我们相信到明年就可以看到HJT的成本大幅优化,从而推动量产。

█ HJT 下一步提效的核心要素在哪些方面?

HJT的提效和降本路径一样,都有很多潜在的发展方向。下面我给大家简单介绍一下目前爱康重点研发的提效工艺的进展。

爱康HJT电池的一个重要研究方向是微晶工艺。微晶层相较于非微晶层的主要优势是填充因子增加,电池导电性和透光度都有明显提升,可以将效率绝对值提高0.2%-0.3%。现在爱康的单面微晶工艺已经成熟,量产效率在25.3%-25.5%,接下来开发双面微晶可以进一步提高到25.7%。

另一个重点方向是金属化的技术路线研究,通过研发铜电镀、0BB等工艺,一方面实现银浆耗量的减少从而推动降本;另一方面,栅线细化以及栅线数量的增加,可以使主栅遮挡面积减少、电流收集路线变短,从而提升组件效率。

另外,还有TCO优化、制绒面优化,组件端使用光转膜、间隙贴膜等等,都是可以提升HJT效率的,我就不一一举例了

总结来说,HJT的效率是可以从很多个方向共同努力从而得到提升的,我们从中看到了非常多的可能性,这也是爱康坚定地认为HJT在未来可以实现规模化量产,成为主流技术的原因之一。

█ HJT 的电池特性,对封装方案提出了挑战,当前像光转膜实现批量出货,对比其他方案,您认为该方案有哪些优势?又会给行业带来什么样的收益?

光转膜的核心优势是可以将紫外光转换为可见光,增加组件的发电增益,并且降低因紫外线导致的HJT组件衰减。根据我们用210 66片的HJT组件做的实测结果,使用了光转膜的组件可以比常规截止膜增加10W左右,对于电站来说,这就是实打实的发电量增益。现在光转膜的价格还是比较高,如果后期成本降下来,稳定性也得到验证,那吸引力就非常大了。

█ 在成本方面,公司目前正在进行的降本探索有哪些?

主要还是集中在减少银浆、降低靶材用量和薄片化这几个方向上。

其中降银浆是重中之重。现在爱康产线导入含银量为40%-50%的银包铜浆料,我们测算下来单瓦电池成本下降6-7分钱,远期目标是向含银量30%-20%的方向推进。另外还有一项比较重要的降本工作是0BB的研究,试验线近期已经开始测试,我们自己跑下来主要的技术难点还是在组件可靠性上面,也在跟设备和材料厂家积极地合作寻求提升方案,我们对于0BB的计划是今年年底或者明年达到量产标准。

总体来说,银包铜、0BB,以及金属铟用量优化等等降本的手段,再叠加在效率提升上的一些成果,我们预计到明年年初HJT的单瓦成本可以比现在降低1毛左右。