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干货!异质结电池论坛会议纪要2020.6.19
  • 2020-06-22 08:54:52
  • 浏览:1718
  • 来自:安信证券

  时间:2020.6.19

  地点:苏州

  【核心要点】

  1、异质结目前研发效率记录汉能25.1%,量产效率记录rec24.5%。预计国内量产水平今年能做到24%,明年达到24.5%,未来将达到25%以上。

  2、设备投资成本是影响hit产业化关键因素,目前1gw投资perc1.5-2亿,Topcon2-2.5亿左右,异质结国产目标5亿,未来需要低于4亿以下才能体现成本优势。

  3、未来异质结电池成本、良率继续提升需要基于gw级别量产线,预计19-21年处于探索期,产量份额1-3%;22-23年竞争期,份额5-10%;24年以后将迎来成熟爆发期。

  4、MBB技术支撑银浆耗量显著下降,从350mg下滑至150-200mg,SmartWire技术将进一步降低至150mg。目前电镀铜性价比相对较低,但未来无掩膜技术突破后铜仍将具备一定优势。

  欢迎交流,更多详情、资料请联系我们:

  李 哲136-8180-5643/崔逸凡176-2118-4886

  一、晶体硅异质结太阳能电池的机遇与挑战

  沈文忠 上海交大太阳能研究所所长

  基于Perc优化技术目前转化效率能做到23%,下半年达到23.3-23.4%,24%以上会比较难、需要依靠钝化接触技术。每年规划增加0.6%,2030年预计能达到30%转换效率。单层晶硅理论效率29.4%,量产做到26%差不多,30%以上要看异质结叠层电池,也是大家看好异质结重要原因之一。

  电池不光要比电池效率,更重要还要比开路电压,金属钝化很好可以提高开路电压,异质结非晶硅、钝化可以获得晶硅电池产业化最高开路电压730mv,传统perc电池690mv,topcon略超700mv。个人认为异质结转化效率今年目标24%,明年24.5%,未来要到25%以上。

  Topcon现在作为异质结竞争对手,即是隧穿氧化钝化接触。topcon现在记录电压可以做到725mv,效率能做到25.7%,主要是对电子选择性技术。现在基本认为lpcvd是目前唯一能产业化技术,现在国内也有很多在做pecvd开发但还没有产业化。lpcvd中来去年做到23%,今年预计23.5%;林洋23%以上;天合记录24.58%,开路电压716mv,量产水平23.05%。pecvd方案产业化还没有,国内是金辰、国内外是MB、SERIS合作在做。

  异质结是对电子控制全面选择性,早期铝背场正面钝化;perc是背面电极钝化;topcon在电子选择性电流钝化,但控制选择性没有实现;异质结就是所有都实现钝化,现在世界纪录25.1%,低于topcon25.7%主要是电流薄弱,非晶硅继承吸收比较大。国外现在rec引进mb技术,俄罗斯等国家都有规模不大。国内汉能解散后分散到全国各地团队在做,很多家gw级准备,现在大尺寸记录是汉能创造的25.1%。

  异质结还有问题是效率目前可以做到23.7%接近24%,但是分布情况不好。钧石去年平均可以做到24%,但是分布情况还是非常宽需要改进,否则产业化的成本问题很难克服。中智也做的很早,在白城做了大规模领跑者计划,测试报告中发现异质结电池发电量高于其他电池8%以上。

  个人觉得制约异质结规模因素几个方面:

  1)技术成熟度:生产工序少但是良率很低和perc差距大、效率分布很宽,还要面临大尺寸硅片的调整;

  2)设备投资成本:进口设备8-9亿/gw影响异质结产业发展,1gw目前perc1.5-2亿,Topcon2-2.5亿左右,异质结国产目标5亿、未来可能需要小于3亿,最终比的是度电成本异质结可以有20%溢价,设备溢价20%未来可能3亿的目标。

  3)重要辅材价格:未形成规模效应价格偏高;

  4)市场接受程度:双面发电、弱光性能好能否多卖钱,现在双面发电背面都是附送,主要都是正面工艺。

  异质结2019年-2021年是试水期,今年估计最多产出1gw,明年产出2-3gw;真正差异化竞争在2022-2023年,市场份额5-10%;成熟爆发期4-5年以后,就是认可20%以内的成本溢价。Topcon和异质结对比,topcon和perc兼容性好,国产化topcon远远走在异质结前面,国产lpcvd做的很好、很便宜,设备能做到2亿/gw且兼容大尺寸,但是只有一面钝化接触、不利于薄片化。hit缺点最大是设备投资贵,但是正背面全面钝化接触、低温工艺发展空间大,投入生产的点各个企业有自己标准。

  异质结被看好是因为其是下一代高效电池的基石,下一代技术效率可以实现26-27%,此外叠层电池可以做到30%以上,单层晶体硅理论极限效率29-30%,钙钛矿理论极限31%现在可以做到25.2%,叠层电池理论极限效率43%空间非常大,市场预期未来可能做到30-35%。国外有企业2018年做到28%,今年下半在欧洲推进250mw叠层产线,明年看能否出量产水平信息,现在记录是29.6%。

  异质结还存在其他问题,主要是非晶硅带隙比较小,导致严重的光学寄生吸收,限制电流密度提升,电流密度只有36,学术界还在探索寻找接触钝化材料,现在只能用n型过渡金属氧化物来代替。还要再保证钝化效果同时降低接触电阻,要求非晶硅膜厚5nm才能有好钝化效果,但是接触电阻又会大,因此异质结填充因此相对差一些,也在探讨寻找其他材料局部替代非晶硅,现在是选择n型硅上做非晶硅本身膜钝化再加上金属氧化物做到23.5%。未来可能需要适当改变一些非晶硅膜使得电流开压能保持700以上。非掺杂异质结电池也有很大潜力。

  此外异质结技术使得晶硅太阳电池薄片化成为可能,硅异质结电池效率不随硅片厚度减薄而降低,新型金属化技术有利于薄片化,薄片化有利于背面结电池。硅是间接半导体,理论上大家公认硅100μm够了,50-80μm是电池效率最高点,我们通过证明30μm可以充分吸收全部太阳光。硅片柔性化也是下一个方向。

  二、通威太阳能硅异质结shj太阳能电池产业化项目进展

  刘正新 中威新能源技术总监

  我国起步异质结比较晚,日本最早异质结发明上世纪90年代初,我国最早2007年中科院研究生院报道,得到实质发展金太阳项目后国家对太阳能发展潜力认识清楚,2012年启动863计划项目,国家资金比较充足研发投入大,启动了2个mw级别项目,一个是常州天合牵头(孵化了中威新能源和东方日升),一个是超日王文静负责(中智)。天合团队和中科院上海微系统所建立联合实验室,有实质性2mw的中式研发平台。

  11年5月份中科院上海微系统所发展,2012年3月最早做电池,刚开始不到12%很快做到23%以上,2018年5月和通威产业化合作,经历了8年时间,在很多企业合作机制下促成。16年在上海开了学术论坛,之后很快到23%以上转化效率,中式实验室一天做几百片,证明有能力做技术基础,连续跑了一个月。2018年开展国际研讨会,学习消化国外技术,汉能23.7%转换效率获得新突破。19年11月我们在成都通威做了第二届会议,汉能25.1%的效率记录和世界记录持平。

  我国最早hit效率做到17.3%,22.5%、23.2%是我们的,24.8%、25.1%是汉能的,我们起步差十几年,现在看水平点上还有5年差距,在更高效的hbc、叠层电池方面我们还是有差异,技术上我们突破比较快。

  中威2018年投资还是比较早,投资考虑引入上市公司机制做了合资公司,三峡资本清洁能源上投资很大,通过通威的管理和行业发展势头,加上微系统所技术,支持形成技术+管理+品牌态势,有了这个基础以后在合肥引入迈为的线。我们是完全在通威的大品牌下一个法人做的,没有其他问题。

  项目发展很快,2018年5月签约,公司7月注册完成,11月份项目奠基,19年5月设备进场,理想等设备厂付出很大时间很近,6月电池出片。当时成都建成两条线200mw,一个是比较成熟的国外线作为base,一个新上的线尽量国产设备或国产化,再加上合肥250mw国内产能规模最大,基本满产满销,行业领先。

  合肥起步晚,目前基本同一个水平,研发早就突破24%,更重视生产数据,现在23.5-23.7%之间。我们分步也没有大家想象那么差,perc基本上在3个p之间,我们异质结好的也做到3个p之内,分布不是问题质量完全可以控制,合肥做了很多在线监测还可以更好。去年电池7、8月份做出来测效率23.6%,今年1月测试24.05%,我们现在目标要把产业化线效率做上去。

  厚度上通威整体定位开始150μm,电池厚度130μm,现在130μm起点已经在成都完成了中试和大试,现在关键看组件随时可以上。可靠性方面通威组件都通过了,我们在上海有积累投了就直接过了,在客户端做的都通过了。合肥、成都都ctm都做到100%以上。我们电池片和国外开放合作,我们的蓝膜片送到国外做到电池效率做的更高。

  我们整体定位异质结电池要发展要面对perc竞争,一定要是效率领先保持1-1.5%以上,要到2%溢价空间就比较好给客户带来受益,如果perc今年做到23%我们一定要做到24.5%,perc要做到23.5%我们要想办法做到25%;A级品率98%以上很重要;产线规模化才能有效益;材料、装备一定要国产化,国内光伏产业成本上一定比世界水平领先很多,按国外理念设备跟不上的。

  三、钧石能源异质结GW级生产装备

  金屹 钧石能源有限公司战略市场副总裁

  钧石能源做薄膜很多年,11年开始做异质结装备,现在也自造电池目前600mw产能,计划要做到gw级别有竞争力。我们2005年开始做硅基薄膜太阳能工艺装备,11年开始立了异质结、chs两项,最终异质结技术hdt实验室建起来,装备经验技术研发作为方向,2012年自己做出装备,14年达到21.5%效率,16年开始做了100mw量产线效率22.5%,目前改造成二代线研发中心效率26%(结合HBC)。18年莆田工厂都做半片效率平均24.1%最高24.6%。

  我们走了两条技术路线,上面是低温路线,下面传统高温路线perc、topcon、ibc。我们hdt一代技术投入量产线做到24%以上平均效率;二代线做叠层结合钙钛矿技术在做,内部实验数据超过27%;三代就是30%以上双叠层技术。

  钧石主要做三件事,第一做先进技术研发,把专利ip全球保护;第二主要主要做装备开发销售,核心装备我们是pecvd和pvd;第三工程量产能力,我们做完以后在工厂做500mw试验线,我们不做制造也可以整厂输出。

  目前我们四个点,泉州是我们十几年研发中心、创新中心;晋江都是产线一代、二代高效都是晋江完成;莆田是量产线,下半年我们在现有500mw基础上再加500mw做到1gw,预计使用166,硅片厚度在140-150μm。这几年我们在设备、整线、量产都有不少经验,量产速度和市场反馈效果大超预期。

  核心设备我们pecvd是在日本做的。2019年6月之前主要还是铜栅为主,觉得更简洁工艺流程、薄片化、柔性化应用。现在铜栅、银栅两条同时在跑。银栅是去年下半年开始发现mbb路线大幅降低银栅用量,之前5栅350mg,现在150mg耗量。

  大家比较关心分布,目前分布还比较散,但是基本上效率24%以上占80-85%,我们发现之前一条产线接30-80mw,不长期开分布问题会比较大,后面接了几个百mw订单,稳定性也越来越好,现在基本3-4个p左右,我们现在效率24.1%。

  我们现在市场销售面对最大问题是价格问题,效率提升成本是可以显著下降的,要做到这些成本需要市场5-10gw的量,供应链、制造稳定性和市场订单对成本下降有巨大作用,我们做电池、组件,72型m6、210组件我们都在做。

  成本解析:

  1)现在非硅成本0.32元/w(我们觉得能实现的gw级工厂);

  2)国产银浆已经大批量使用,国内试了三四家,有一家接近海外水平,大规模应用后成本有较大下降空间;

  3)m2电池片银浆单耗实现150mg(之前160-180,最近大批量订单和客户磨合做到150),m6单耗175mg;

  4)量产150/140μm硅片(500mw线一开始是150目前在做140),120/130μm硅片正在导入(在实验最低做到90,国家科研院所军工要求90,现在我们控制100-110,量很大8mw最近在供);

  5)g12可以薄片化,中环切割140μm没有问题,hdt产线试制没有问题;

  6)单体hdt车间最优规模在1-2gw(我们认为1gw才能实现相对较好,现在500mw不足以实现成本优势),人工及水电成本优于perc。

  尺寸方面,我们腔体比较大,和中环做210小规模做没问题、还没有量产。下面产线基本交付166。现在产线一定要接近18x和210,按166来算140片。11年开始我们实验室做出20%以上效率,我们17年左右pecvd平板式热丝线8x8,现在在莆田量产线10x10版型,最新在谈的新产线12x12。12个月时间我们产能利用率提升50%,成本大幅下降,12x12出来肯定会超过之前数字。

  Pecvd我们做了5代,后面第6代144片一定能成熟准备交付,预计3-4年我们认为要到13x13,在寻找15x15方向,异质结成本降低和腔体能不能做、规模化很重要。

  Pvd我们主要是双旋转设计、靶材利用率比较高80%,靶材比较贵后续利用率希望继续提高。

  发电数据方面,我们算20年发电量,一类地区多9.2%发电量倒推回来,一类地区异质结1.8元对应perc1.32元,1.5元perc对应异质结2元,我们现在也在按照这个价格区间在做,现在1.8元还没有做到,但后续2gw产线实现后应该没问题。

  异质结叠瓦组件我们和行业内两家最大中环和赛拉弗都有尝试,效果不错,早期做的时候接触多,异质结相对来讲瓦数争议不多,现在一年多无损切割、我们切割方面摸索后争议还是比较明显。

  总结来看,我们认为异质结进入gw级别扩张时代,我们在谈的企业、组件订单大多gw,部分大企业目标都是10gw扩张。我们也是经历了一代代量产,从100到500mw,很多客户对我们gw级别能力比较信任。现在看pecvd、pvd匹配166、18x、210硅片相对来讲一直比较容易实现,我们凭借腔体优势,166已经比较成熟了,210在大腔体还会持续做。钧石产线是26%、30%效率通用平台,意思是我们在设备提供上面会留一些接口,30%+是双叠层钙钛矿空间,我们自己摸索空间会预留在里面。

  四、面向量产效率24%的异质结电池技术

  王文静 中科院电工研究所太阳电池研究室主任

  截止2019年全球各单位得到比较高异质结效率,最高是汉能25.1%,重要性不光在于数字,而是在于常规n型电池片+国产化设备创造的,有些记录是在小的硅片上用特殊实验处理得到的,这说明异质结量产化效率很有可能到25%。

  19年底20年初量产化hjt销量接近24%,已经出现了三种技术支撑:

  1)rpd镀tco:去年9月晋能报告比较结果rpd实例,其他条件相同下rpd效率比常规pvd高出3%,去年底至今pvd也有进步包括靶材等方面,也接近rpd;

  2)mbb:9组栅、多组栅技术,多组栅技术效率提升较高,现在MBB去年底今年初很多企业提升至23.8%,REC通过SWCT可以达到24%效率;

  3) 光注入增效:17年德国、日本共同发现规律,5、9组栅两组样品做完后通过光注入加温处理,越低效提升效率越高。

  RPD原本问题在于日本住友公司设备产能较低,靶材用在腔室里,双面需要拿出来再镀另外一面。现在捷佳合作以后设备进行改造,变成4个靶位,生产效率每小时提高至5500片。然后捷佳又做了二合一设想,pvd和rpd合一起,下镀膜是rpd上镀膜pvd,免得拿出浪费时间提高生产效率。

  光注入增效技术是2017年日本三洋科学家到欧洲合作,发现加温+光照可以明显提高效率,比单纯加温效率提高。国内18、19年都在做相关实验,有设备厂家介入变成量产设备,迈为、科隆威等做金属网带式设备,金晟阳光和捷佳用陶瓷辊道、石英磨砂管做的设备可以提供给厂家。

  我们也通过对比实验,测试光注入看是否光老化(光衰),我们对比实验得出结论:

  1)无论是效率比较低的5组栅,还是效率较高的多组栅,在原来基础上效率都有提升;

  2)效率提升中电流没有太大提升,主要是开压、填充因此有较大提升;

  3)效率比较低光注入工艺提升填充因子较多、开压次之,效率较高的9组栅电池提升开压高、填充因子次之。

  衰减方面,如果没有光注入的在光照后,不仅无衰减、效率还有提升。如果先做了光注入效率有提升,如果再进行光老化,发现效率提升不高,结论是:

  1)光照、加温条件无论是否处理都可以提升效率;

  2)100kwh时间下不但不会出现光衰、甚至可以提升。中智18年加上mbb+光注入退货工艺后批次平均可以达到24%,最高24.3%。我们觉得加上多组栅、光注入的技术可以使得现有产线达到24%水平,浆料也可以下降从300mg下降到220mg,目前达到150mg。

  设备方面近几年也在连续下降,17年12亿/gw到19年6亿/gw,现在肯定达到更低,2020年底可能达到4-5亿。设备可降价主要由于:

  1)现在异质结电池工序少(加上光注入5道工序),设备数目少、自动化难度都会下降;

  2)5个工序上所有设备都有大量设备企业投入竞争,就会有价格优势;

  3)异质结起步阶段就有大量国产设备介入,这在以前各种技术中比较少见,之前主要是梅耶博格等国外主导、国产跟上,异质结现阶段很多国产设备多不亚于进口,压低进口设备高价阶段。

  成本方面,耗材上在mbb的9组栅、12组栅浆料可以下降到150-200mg,如果用swct继续可以下降到80-120mg,大幅降低电池成本。电极栅数变细电阻率会提升,如果多组栅技术缩短栅线长度可以降低电阻,这也是多组栅对异质结电池效率提升更重要原因。

  镀铜栅线可以很细同时电阻低,但是现阶段由于银技术mbb导入以后银浆耗量下降,现在镀铜技术铜材料便宜但是工艺本身贵,因此这一轮异质结电池镀铜工艺优势不突出,但是镀铜也没有放弃,欧洲去年有大量企业研究,有新技术去年9月说不用光刻掩膜板,在ito上直接丝网印刷、硅阻挡后光诱导就可以做比较好的电极,效率提升。

  靶材方面可以降低成本,因子用量比较大,现在占成本比例虽然不大但是未来有降价空间,现在用新技术azo替代ito,azo问题是迁移率低,电导率低,就要镀膜比较厚正表面容易吸收,现在背表面azo可以替代ito。正表面方面,梅耶博格去年提出设备hit2.0,就是前表面用部分ito,外面再加上氮化硅,效率提升了还可以降低成本。

  五、异质结产业发展现状及产业链投资机会

  郑海军 三峡资本控股有限责任公司投资总监

  三峡资本15年3月成立,注册资本50亿是三峡集团主要运作平台,资产管理超过300亿基金规模超过200亿。主要做清洁能源产业链,专注清洁能源领域新能源、新材料、新技术投资,重点投资高效太阳能电池技术、高端装备及新材料、分布式光伏。

  能源结构方面,光伏发电可能成为第一大电力来源,2040年非化石能源可能占比达到25%。可再生能源中,水电、核电几乎不增长,光伏、风电2040年有望达到15%,光伏目前占比1.8%左右,预计2050年全球装机占比27%成为第一大电力来源。

  总体来看行业短期承压,长期向好不会改变。我们预测谨慎情况下今年115gw-122gw和去年持平,悲观可能90gw,中性持平和年前预计140gw下滑18-25gw。觉得短期产业、光伏股票可能会出现黄金坑,短期承压会促进产业链成本下降,加速光伏平价,疫情后可能形成V型、U型底。

  总体来看hit发展速度很快,2022年占比10%达到14.4gw,2015年占比15%达到52gw,未来十年市场空间突破1000亿,符合增长29.3%。总体来看是快速增长,是根据市场变化趋势增长,perc也是18、19增长明显,突破瓶颈后有爆发增长。

  大概效率来看hit去年达到22.8-24%,hit量产效率来看还是领先地位,今年可能达到25%,perc电池可能达到23.5%。由于投产时间不一样,目前实验室效率很高大部分达到24%,量产效率约23%。未来新产线投9bb、mbb、swct大概率超过24%。

  目前实际hit产能4gw,号称产能超过20gw,山煤一家超过10gw。各家设备也有停产、满产不同情况。总体来看成规模的企业没有看到,希望今年有所突破,达到500mw、1gw级别量产。

  目前设备国产化、银浆靶材核心耗材国产化都有突破,钧石能源已经可以支撑量产效率达到24.2%,理想实验室效率达到25.1%是个方向。迈为自主自主研发,给通威布局交钥匙工程,捷佳目前布局环节比较多。金辰也在做,现在国内上市公司等优秀企业持续加入。

  下游定价来看,异质结还是新产品高端市场定价,松下组件价格10-30元/w,比较贵主要也是面对屋顶等需求市场,总体来说在2-4块左右。定价高主要原因:

  1)本身产量低定位高产品,主要市场在日本、欧洲、美国,三个国家价格敏感性不高产品质量要求高,售价相对比较高。

  2)受制于厂家规模,电池成本高、售价高,新入局厂家产品不稳定,目前主要松下、hevle、rec、上澎、钧石量产稳定,其他暂时难以大规模满足客户需求。

  趋势来看异质结具备降本空间,基于2020年一季度硅片价格测算,hit没有gw数据,测算各其他成本和perc成本一致。算下来电池在22-23年和perc接近,基于mbb多组栅组件,2020年会组件端优先电池端,总趋势来看有追涨趋势。

  1)电池效率方面,hit效率从2019年22.8提升至26%,perc从2019年22.3%提升至23.5%,perc现在有22.7%等电池单入库大部分在22.5%左右,传统perc可以提升效率到23.5%左右。

  2)低温银浆去税价格6.2元/g到3.5元/g,实际批量生产低温银浆成本可能会接近高温银浆,高温银浆3.89元/g到3.5元/g。用量也在趋势下降,hit用量可从250mg降低至65mg,perc100mg降低至60mg,现在70-80mg左右。

  3)硅片n型从150μm降到120μm(2023),p型170μm从2.76元/片降低2.14元/片。

  4)初始设备投资hit可从10亿降低3亿/gw,perc3亿降低2.5亿/gw。

  电站gw级别测算,未来hit电池度电、电站收益领先perc。假设条件用领跑者计划用200mw规模对比测试,假设非组件成本保持2元不动。按平价上网测算上网电价3毛5,折现率8%。同等规模下perc比多晶多3%发电增益,perc双面hit多8%,hit多10-20%。异质结总发电量是要多的,收益情况在2022年以后逐步体现优势。

  价格持续下降,中短期中高端定价,长期或将低于perc。Hit效率有成长空间,预计未来更多厂商进入价格下降,2022-2023年后电池售价和perc接近、组件低于perc。

  设备方面,硅片方面晶盛、京运通、上机。捷佳、迈为、帝尔、金辰几家公司很明显是跟着电池一波带起来的,技术更迭会培育很多优秀企业。电池/组件企业包括通威、隆基、爱旭、润阳、晨宇等,耗材企业包括赛伍、福莱特、帝科等。hit未来空间十分广阔,现在设备公司都在做,还没有一家很确定设备拿出,如果有一家企业突破未来想象空间很大。Hit比perc投资提升2倍以上,估值预计也会提高2倍以上。

  五、高峰对话环节

  HBC未来发展空间如何?要是发展它损失双面是否值得?

  金屹:HBC在100mw小批量做到25.3%,现在hit中威产线看到24.5%,成本远低于8毛钱。HBC成本非常高,比如多晶比单晶多3毛,简单算异质结比单晶多3毛,规模化以后争取高1毛甚至低于perc。目前资本市场关注度高,热度从去年到未来12个月异质结备受关注,但过了时点以后是否有新技术资本市场没有耐心,因此要加快时间,HBC要等一等,我们HBC叠层同时在做,叠层看到27%以上效率,双叠层30%以上效率,现在还没那么快,但从成本上讲效率和成本能平衡,叠层机会更多一些。

  HBC觉得肯定是有市场,后面hit做8毛钱左右的电池,在HBC约25.5%做出来卖1.3元、加5毛钱上去,在欧洲和日本市场,在全世界有5GW顶级高端市场。我们和松下交流,他们本来买我们设备后期谈成股东,他们比较关注HBC。他们组件大概在5-6毛钱左右,一直都是23%左右效率,如果达到25.5%效率,会把sunpower最高端的市场占据。HBC就是用在日本、美国、欧洲的屋顶,产品一致性好,不是直接卖组件,是跟整个家庭系统打包来卖,就不显的组件那么贵了。

  徐昕:异质结未来最难提高的是电流,做到24%以上,三个参数中开压、填充都不是最大挑战,电流最难,HBC能够实现异质结电流继续提高,因此大家对他也有热情,未来技术也会被大家深入研究。牺牲双面率会必然有得有失,异质结根本优势还是在于对称性,是目前电池中对称性最好的,所以应用场景允许下异质结应该考虑双面去做,如果下游有限制只能单面,HBC可能会是更好选择。

  叠层电池怎么看,太阳光变化会对效率有多大?

  朱家臻:叠层我们做的早,16年和斯坦福和桑那州立合作,用我们衬底在上面叠做到了23.6%,创造美国记录,今年最新已经突破27%,衬底是22%异质结电池,如果用目前高效衬底容易突破28%。无论哪种技术更重要是载体,我们过去做工厂的经验,面对不同客户应用场景不同需求,需要把技术转化成产品。

  周浪:关于叠层电池光变化问题,之前法国专家研究过,太阳光变化衰减不会超过温度的衰减,只要光谱没有太差,叠层电池有还是会有高端市场。

  异质结对市场来说盈利能力如何?

  朱家臻:异质结对于产业的投资人来讲,不仅仅是技术方向,更是一个可以盈利的产品。做异质结很早的比如说三洋,付了很多学费也做了很多探索,切身感受还是要把他做成产品。异质结贵也有其附加值在,我们在美国做了很多工商业屋顶,世界上还有很多系统电价高的应用场景,有些市场对组件价格没有国内电站市场那么敏感。

  目前成本如果异质结可以做成20美分甚至更低,与PERC保持成本5%差异。在世界上寻找一些高电价的市场是完全可以卖出去的。欧洲、日本对功率高的双面组件有10%-20%的溢价很愿意接受,美国30%可能更高。

  国内也有一些应用场景,比如面积比较局限的屋顶,追求高发电量应用,完全可以支撑1GW级工厂卖产品,并且能赚到钱。异质结很难一夜间有很大变革,会逐步找到细分市场,异质结很多地方还没有仔细去深挖,还有很大降本空间。

  电镀未来在无掩膜等技术实现后是否还会有机会?

  徐昕:我从11年开始做异质结,14年以后国电做异质结,16年在中智做160mw产线。在最早没有技术参考下,我们根据自己理解,选择捷佳/光伏清洗做前道,半导体cvd、pvd做中道,pcb印刷电路板工艺做后道,形成了国内第一批异质结流程。我们做金属化天然选择电镀,我们觉得异质结要提效降本,电镀工艺能够同时满足两个要求。

  提效方面,第一因为金属化用的银其实是非纯银是成银浆,可能钴含量90%左右,电导率比不上纯铜,导电性上电镀会比银浆印刷要高。其次我们铜做工艺要黄光的曝光,高宽比可以比较随意,他的高宽比比较随意,不像现在丝网印刷高宽可能会受限制,铜可以无限叠高。对于光伏线宽来说,是比较粗糙简单支撑可以实现。降本方面,铜要比银要便宜,所以我们就走了这个电镀工艺。2014年左右,我们也能够做到接近22%水平,后来被solarcity评估完以后整体收购设备、知识产权。

  我们最大感受是,镀铜工艺流程相对比较复杂,镀铜需要做黄光区。电镀问题也在于没有成熟设备可以配套,后来电池片比较小125需要每一个电池上形成电流输入和导出,要导流能导入、出来要断开,点本身还要反复清洗,所以花了很多功夫,对自动化要求也比较高。电镀工艺会带来两个问题:一是工艺很长,电镀整体细分要十几步;二是干膜,省了银浆但是要增加工艺,需要干膜做掩膜,因此成本没降多少,但是良率控制上增加难度,干膜碎屑很难处理。

  但是现在连钧石等到18年开始转向银浆,主要是因为传统perc电池的nbb技术成熟,给异质结带来了出路。最早单片单耗m2尺寸350mg以上,双面电池没法降低耗量,但是nbb导入后浆料降低一半150-200mg之间。对比优势就比较明显,原本觉得铜效率高、良率略低,良率控制好成本会有优势,现在银浆成本下降一半,现在自然会选择银,未来也会有nbb、类似swct技术可以继续降低银浆耗量。

  但是铜未来也有前景,一是异质结未来要继续提高效率,铜的电镀工艺来说铜的物理特性、栅数天然优势,追求高效铜工艺优势会明显;第二是2050年可再生能源光伏40%份额,目前全球银储量没法供给银的需求,需要其他技术局部替代银,未来铜或者电镀也会有优势。现在很多国外技术研究简化铜制程方法,可以去掉掩膜,未来发现经济简化方式可以突破,铜的竞争优势又会重新体现。

  靶材方面未来掺其他金属元素的应用前景如何?

  陈明飞:对异质结电池来说,如果用普通的氨基酸的话,针对平板显示导电性要求高。要是做到异质结还要考虑光的特性,还有一种有掺钨、钛、镐元素,几个元素相比以前掺硒有优势,原子半径更接近金属银,会导致它光透率更高,对电流提升明显。但是掺杂后也会有局限性,比如迁移率、透过率对应晶体特性,未来镀膜方式会有限制,异质结对温度有限制200度以下低温制程,单纯pvd镀膜间隙分析会比较差,有些材料是希望少掺杂提高光透过率。

  我们有很多选择,pvd、rpd都有不同问题,要做一个平衡。不同掺杂、工艺都要改变,掺杂越低靶材导电性变差,靶电压升高后镀膜粗糙度很高,简单检测可能测不出来。平板显示中发现靶电压提高10-20v,膜粗糙性会有变化,低温烘烤会有残留固化剂等,和银浆接触特性也会有变化,微小的粗糙的变化会造成填充因子会有很大的差别。

  做银浆来说技术中主要碰到的问题会有哪些?

  邹敏昌:我们最早是从2005年开始做低温银浆,触摸屏上面用银浆,触摸屏上面也有Ito层,银浆是低温烘干就是热固化,用固化剂在180-200度左右交联反应,形成坚固不可逆的薄膜,然后用热固化作为连接剂和银结合在一起。2018年我们接触hit电池,当时想到了ito和银的欧姆接触和触摸屏有雷同,当时我们研发以后测试效果还可以。理论上来讲的话银浆难度不是很高,关键是ito层很薄,ito只有50-100nm左右、比较脆弱,银可能会毁掉ito层,溶剂选择需要很小心。

  现在银浆有几个重点地方:1)Ito层跟银之间的欧姆接触要解决,银浆是很好导体,ito层是类似半导体材料,导体和半导体之间电子跃迁要考虑,否则接触电阻比较大。

  2)本身银浆体电阻决定整体导通,我们现在引入nm级别低温固化银浆,形成200度低温烧结过程,nm银在一定催化下能够烧结成较好连接导体,明显能看到效果。

  3)降低银含量的问题,导电镀铜就是在说银耗量很大,我觉得不用担心,因为银可以反复回收利用。降低成本及银浆银含量,同样保持导电性情况下是我们技术开发重点。

  那么另外一个第三个重点就是在一个降低银含量的问题。当然我们一直在说打电镀铜,银看起来是一个贵金属,而且可能是银的就耗量太大,将来会枯竭,实际上我觉得不用担心,因为银它是可以回收重复利用的。那么在降低成本就银浆的银含量里面,我们在考虑同样的保持它的导电性的情况下,降低它的银含量,这些是我们做银浆技术开发的重点。

  电镀方面干膜做的优势在哪里,和目前银浆相比会有多大差异?

  徐昕:赛昂做电镀是2014年价格体现和现在不同,现在比较成熟应该看钧石。目前如果镀铜在整线良率控制比较好的情况下,比不过通威现在良率98.5%,镀铜良率97%会有1-2个点的差异。如果银浆用nbb做到180mg,镀铜成本和银浆差不多持平。

  金屹:nbb来了以后我们镀铜停了一半,原来500mw都是镀铜,现在我们拆下一半掩膜显影设备等,剩下一半还留着,最近供货了部分10-15mw的量。价格我们比银低了2分钱,成本目前能力来讲稍微便宜一点、非常接近。这次交的订单效率比较低,还留了部分高效电池。330、335的配型,我们现在156可以做到23.8-24%左右。从长期来讲我们不会再扩了,铜200-300mw会长期技术储备,我们做了2-3年也有稳定客户在谈。硅片厚度上我们铜做140没问题,再薄一些120也没有问题。

  我们210的电池片厚度什么情况,中环大部分是180μm厚度供应210? 变大了以后均匀性怎么样?

  金屹:厚度可以做到140μm,180μm主要是perc,我们来讲要150μm上下,后面基本都是150μm上下。210我们还没有大批量,现在还说不上良率,现在载板没有做宽。但是难度问题也不大,原来12x12会变成10×10,后面几代要推13x13的。总体腔体载板的片数变少了,但是综合受益是提升的。

  变大以后均匀性上问题,我们在做18x没有问题,210我们也还在做,但肯定不如目前好。我们也觉得210没这么快,半年一年也不是问题,我们没有高温工艺、没有topcon等问题,异质结突破210是必然的。

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