中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊:記者近期參加了一場(chǎng)以高效太陽(yáng)能電池為主題的技術(shù)研討會(huì),現(xiàn)將嘉賓演講資料整理如下以饗讀者,在此也感謝上海交大太陽(yáng)能研究所所長(zhǎng)沈文忠教授和精耀科技所提供的資料。
中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)突飛猛進(jìn)四部曲
第一部曲,晶體硅太陽(yáng)電池、組件——無(wú)錫尚德(2003-2007)
以無(wú)錫尚德為代表,通過(guò)引進(jìn)德國(guó)技術(shù)、德國(guó)原材料并銷往德國(guó)市場(chǎng)引導(dǎo)了太陽(yáng)電池國(guó)內(nèi)發(fā)展潮流,這期間重要的企業(yè)有英利、晶澳、天合、阿特斯、韓華(林洋)。同時(shí)帶動(dòng)超白玻璃、EVA等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
第二部曲,太陽(yáng)能多晶硅片——江西賽維LDK(2006-2009)
重要的企業(yè)包括河北晶龍、錦州陽(yáng)光。
第三部曲,高純多晶硅材料——保利協(xié)鑫(2007-2011)
重要的企業(yè)還包括重慶大全、新光硅業(yè)、樂電天威、宜昌玻璃。
第四部曲,光伏電站規(guī)?;ㄔO(shè)(2009始)
代表性的企業(yè)包括中廣核、國(guó)電、中電投、中國(guó)航天、中節(jié)能等,以央企為主導(dǎo)。第四步曲的領(lǐng)唱者暫未出現(xiàn)。
接下來(lái)的第五步曲將以低成本高效率電池為主導(dǎo)。
異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池的市場(chǎng)潛力
Lux Research在關(guān)于高效電池組件的一份報(bào)告中指出,隨著競(jìng)爭(zhēng)愈演愈烈、補(bǔ)貼下調(diào)及硅材料價(jià)格不斷下滑,高效率晶體硅電池組件將在2015年達(dá)到86億美元,份額達(dá)25%,從而成為市場(chǎng)主導(dǎo)。我們判斷,在這一市場(chǎng)需求中,同時(shí)具有高效率與低溫度系數(shù)的異質(zhì)結(jié)(Hetero-junction with intrinsic thin-layer, HIT)太陽(yáng)電池,將成為最低發(fā)電成本(LCOE)的優(yōu)質(zhì)項(xiàng)目。
就太陽(yáng)電池產(chǎn)品而言,其生命周期還有很長(zhǎng)的路要走,愈高效率電池的利潤(rùn)是以指數(shù)式的上升。與傳統(tǒng)P型相比,HIT應(yīng)接近美國(guó)Sunpower組件的價(jià)格,處于銷售價(jià)格較高的行情,可讓傳統(tǒng)P型電池業(yè)者找到一條新的道路,擴(kuò)展產(chǎn)品廣度并增加收益。與傳統(tǒng)P型電池疊床架屋(增添選擇性電極SE、金屬穿透式背接技術(shù)MWT等)的工序增加與成本的步步提高不同,HIT的工序較短而成本相對(duì)較低,這就是相對(duì)優(yōu)勢(shì)。
最重要的是整體組件價(jià)格下降之后,集成成本(BOS)對(duì)電池成本的比例變成3:1,因組件、逆變器與系統(tǒng)架構(gòu)等材料與人工成本已達(dá)到極限,因此只有靠采用如HIT的高效率太陽(yáng)電池,來(lái)節(jié)省所需配套的BOS數(shù)量,降低整體發(fā)電系統(tǒng)的造價(jià)。HIT電池同時(shí)具有"低溫度系數(shù)"與"沒有電位誘發(fā)衰減"的特性,符合目前市場(chǎng)的需求。
與多晶硅電池(-0.45%/℃)相比,異質(zhì)結(jié)電池具有低溫度系數(shù)(-0.3%/℃),同時(shí)適合高緯度與近赤道的全部市場(chǎng),具有較高的發(fā)電量(如在55℃高溫地區(qū),異質(zhì)結(jié)電池發(fā)電量比常規(guī)多晶硅電池的高3%)。HIT光照穩(wěn)定性好,亦無(wú)光致衰減效應(yīng)(LID Free),N型硅芯片在減薄之后具有提升電池光電轉(zhuǎn)換效率的效果,這是P型所沒有的現(xiàn)象。另外HIT也可以雙面發(fā)電??梢允构杵暮穸葴p薄(<100μm);光電轉(zhuǎn)換效率高(最高效率達(dá)到24.7%)。
日本松下(三洋)HIT最高效率達(dá)24.7%
2010年6月17日,三洋宣布擴(kuò)大HIT太陽(yáng)電池組件生產(chǎn)規(guī)模,其滋賀工廠的產(chǎn)能將由100MW提高至250MW,表明高效太陽(yáng)電池具有廣闊的前景。2010年6月21日,日本三洋電機(jī)公司宣布,他們研發(fā)出世界上光電轉(zhuǎn)換效率最高的太陽(yáng)電池組件HIT-N230,采用HIT異質(zhì)結(jié)電池制造,轉(zhuǎn)換效率高達(dá)20.7%。2010年12月6日,三洋宣布量產(chǎn)目前光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到21.6%的高效HIT太陽(yáng)電池,基于該電池的HIT N系列240W太陽(yáng)電池組件轉(zhuǎn)換效率可達(dá)19%。2012年初,松下宣布在馬來(lái)西亞建設(shè)300MW項(xiàng)目,年底完成,重點(diǎn)采用三洋技術(shù)生產(chǎn)HIT(異質(zhì)結(jié))太陽(yáng)能組件。2012年4月1日,松下正式收購(gòu)三洋HIT光伏組件業(yè)務(wù)。
2012年6月30日,松下因“HIT太陽(yáng)電池技術(shù)”獲得了“IEEE企業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)”。2011年9月,發(fā)表了效率23.7%的研究成果,2012年底已經(jīng)提高到23.9%,二者均采用厚度約為100μm的硅片。
松下的研究目標(biāo)是用厚度為100μm的硅片實(shí)現(xiàn)24.5%的轉(zhuǎn)換效率,2013年2月已達(dá)到24.7%(750mV),超過(guò)SunPower2010年達(dá)成的24.2%記錄(大面積),計(jì)劃2015年效率達(dá)到25%,這基本是采用晶硅的極限。
效率達(dá)到晶硅的理論極限后,松下打算利用新技術(shù)提高效率,目前正在探討波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料及量子點(diǎn)等多種技術(shù)。從之前的業(yè)績(jī)和供給穩(wěn)定性等考慮,松下使用硅的方針不會(huì)改變。
日、韓及中國(guó)HIT研究現(xiàn)狀
日本企業(yè)Chaoshu Sangyo(長(zhǎng)洲產(chǎn)業(yè))效率達(dá)20%以上,2011年建立了30MW的產(chǎn)能;Kaneka與IMEC合作發(fā)展HIT;Kyocera于2009年發(fā)布HIT轉(zhuǎn)換效率19.8%。
韓國(guó)企業(yè)Samsung、LG的HIT效率>21%,準(zhǔn)備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn);Jusung提供Turnkey技術(shù)。
國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō),中科院電工所是國(guó)內(nèi)最早做HIT研發(fā)的單位,2007年宣布其實(shí)驗(yàn)室小面積效率達(dá)到17.3%;國(guó)電引進(jìn)了一條Jusung的Turnkey線,產(chǎn)能在80MW;天合、超日在863項(xiàng)目的支持下,分別建立了自己的中試線,正在加緊研發(fā);其他如811所、CSI等單位,都對(duì)HIT技術(shù)感興趣,并且都在自行研發(fā)。
杭州賽昂電力有限公司HIT效率21.45%,技術(shù)來(lái)自于美國(guó)喜瑞(Sierra)能源公司,喜瑞能源總部位于美國(guó)加州,最早是研發(fā)薄膜太陽(yáng)能技術(shù),是由華人創(chuàng)立的公司。賽昂稱其電池效率已進(jìn)入中國(guó)第一,世界第三的領(lǐng)先地位。特有的無(wú)錫技術(shù)將使產(chǎn)品具有低成本優(yōu)勢(shì),關(guān)鍵在于良率。
更多的企業(yè)已經(jīng)參與到異質(zhì)結(jié)電池的研發(fā)中,異質(zhì)結(jié)是現(xiàn)階段高效電池的首選技術(shù)。全球異質(zhì)結(jié)電池的研發(fā)熱潮已經(jīng)到來(lái),進(jìn)一步降低成本需要大家共同的努力。