中國儲能網(wǎng)訊:記者近期參加了一場以高效太陽能電池為主題的技術(shù)研討會,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能研究所所長沈文忠教授和精耀科技所提供的資料。
中國光伏產(chǎn)業(yè)突飛猛進四部曲
第一部曲,晶體硅太陽電池、組件——無錫尚德(2003-2007)
以無錫尚德為代表,通過引進德國技術(shù)、德國原材料并銷往德國市場引導(dǎo)了太陽電池國內(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)。同時帶動超白玻璃、EVA等相關(guān)產(chǎn)業(yè)。
第二部曲,太陽能多晶硅片——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、國電、中電投、中國航天、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)太陽電池的市場潛力
Lux Research在關(guān)于高效電池組件的一份報告中指出,隨著競爭愈演愈烈、補貼下調(diào)及硅材料價格不斷下滑,高效率晶體硅電池組件將在2015年達到86億美元,份額達25%,從而成為市場主導(dǎo)。我們判斷,在這一市場需求中,同時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)太陽電池,將成為最低發(fā)電成本(LCOE)的優(yōu)質(zhì)項目。
就太陽電池產(chǎn)品而言,其生命周期還有很長的路要走,愈高效率電池的利潤是以指數(shù)式的上升。與傳統(tǒng)P型相比,HIT應(yīng)接近美國Sunpower組件的價格,處于銷售價格較高的行情,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較低,這就是相對優(yōu)勢。
最重要的是整體組件價格下降之后,集成成本(BOS)對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到極限,因此只有靠采用如HIT的高效率太陽電池,來節(jié)省所需配套的BOS數(shù)量,降低整體發(fā)電系統(tǒng)的造價。HIT電池同時具有"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%/℃),同時適合高緯度與近赤道的全部市場,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?。ǎ?00μm);光電轉(zhuǎn)換效率高(最高效率達到24.7%)。
日本松下(三洋)HIT最高效率達24.7%
2010年6月17日,三洋宣布擴大HIT太陽電池組件生產(chǎn)規(guī)模,其滋賀工廠的產(chǎn)能將由100MW提高至250MW,表明高效太陽電池具有廣闊的前景。2010年6月21日,日本三洋電機公司宣布,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)換效率達到21.6%的高效HIT太陽電池,基于該電池的HIT N系列240W太陽電池組件轉(zhuǎn)換效率可達19%。2012年初,松下宣布在馬來西亞建設(shè)300MW項目,年底完成,重點采用三洋技術(shù)生產(chǎn)HIT(異質(zhì)結(jié))太陽能組件。2012年4月1日,松下正式收購三洋HIT光伏組件業(yè)務(wù)。
2012年6月30日,松下因“HIT太陽電池技術(shù)”獲得了“IEEE企業(yè)創(chuàng)新獎”。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的硅片實現(xiàn)24.5%的轉(zhuǎn)換效率,2013年2月已達到24.7%(750mV),超過SunPower2010年達成的24.2%記錄(大面積),計劃2015年效率達到25%,這基本是采用晶硅的極限。
效率達到晶硅的理論極限后,松下打算利用新技術(shù)提高效率,目前正在探討波長轉(zhuǎn)換材料及量子點等多種技術(shù)。從之前的業(yè)績和供給穩(wěn)定性等考慮,松下使用硅的方針不會改變。
日、韓及中國HIT研究現(xiàn)狀
日本企業(yè)Chaoshu Sangyo(長洲產(chǎn)業(yè))效率達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)。
國內(nèi)來說,中科院電工所是國內(nèi)最早做HIT研發(fā)的單位,2007年宣布其實驗室小面積效率達到17.3%;國電引進了一條Jusung的Turnkey線,產(chǎn)能在80MW;天合、超日在863項目的支持下,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)來自于美國喜瑞(Sierra)能源公司,喜瑞能源總部位于美國加州,最早是研發(fā)薄膜太陽能技術(shù),是由華人創(chuàng)立的公司。賽昂稱其電池效率已進入中國第一,世界第三的領(lǐng)先地位。特有的無錫技術(shù)將使產(chǎn)品具有低成本優(yōu)勢,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,進一步降低成本需要大家共同的努力。