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中科院劉正新:后PERC時(shí)代高效率太陽(yáng)能電池技術(shù)路線
2017年十月十七日-十九日,2017我國(guó)光伏大會(huì)暨展覽會(huì)(PVCEC2017)在北京隆重召開(kāi)。中科院上海微系統(tǒng)和信息技術(shù)研究所新能源技術(shù)中心主任劉正新在光伏熱點(diǎn)專題研討會(huì)上發(fā)表了題為后PERC時(shí)代高效率太陽(yáng)能電池技術(shù)路線分析的主旨演講。以下為發(fā)言實(shí)錄:
劉正新:前兩位都是產(chǎn)業(yè)界大咖,我是院所來(lái)的,觀點(diǎn)是偏學(xué)術(shù)性的,供大家參考。
我們看依于覺(jué)故而有不覺(jué)生三種相不相舍離。下面是太陽(yáng)電池的技術(shù)路線圖,把它按照效率換一個(gè)方式表達(dá),我們可以看到,我們現(xiàn)在常規(guī)的電池單晶我們現(xiàn)在N-PERT達(dá)到21%,再往高走的話,我們宋博士也講了,N-PERT的技術(shù)效率比較高,再往高走就是HIT,這是雙面的,我們投入另外一個(gè)現(xiàn)象,物理現(xiàn)象來(lái)說(shuō),它一個(gè)動(dòng)畫問(wèn)題。IBC它實(shí)際上是一個(gè)電極的機(jī)械化技術(shù)?,F(xiàn)在研究的比較多的HIT上面。
隨著效率的提高,效率比較低的時(shí)候,它是P型,再往高效率走的話,都是N型為主,但是為何這樣?P型跟N型的規(guī),牽引力是不相同的。我們看一下這個(gè)電池的效率和生產(chǎn),在P型,基本上在21%-22%,最高效率達(dá)到22%以上,通過(guò)這個(gè)發(fā)展的話,超過(guò)22%要更多的研發(fā),在成本上也會(huì)新增。超過(guò)22%的,在產(chǎn)業(yè)還是事實(shí)上,效率高的,25%以上都希以N型為重要的。我們?cè)诟嗟慕y(tǒng)計(jì)一下,其他是報(bào)道的,效率超過(guò)23%的效率,有些數(shù)據(jù)跟新比較慢,完全是N型的電池,N型以后在高效電池是有優(yōu)勢(shì)的。
另外一個(gè)方面,從P型到N型的轉(zhuǎn)換以外,還有就是單面和雙面的,光線的利用,一面發(fā)電是比較浪費(fèi)的,假如背面也可以發(fā)電,它的增益是可以獲得的。我們統(tǒng)計(jì)的很多數(shù)據(jù),只要把雙面用的好,最低的增益也在10%以上。假如雙面的話,它應(yīng)用前途會(huì)更加多。我們很多人就感嘆說(shuō),拿土地,找屋頂不太好找。我們東西朝向的話,它的發(fā)電量和我們普通安裝的發(fā)電量是相同的,北方容易積雪。在一些北方地區(qū),已經(jīng)非常多這方面的報(bào)道。剛才說(shuō)高效電池,HIT和IBC這兩個(gè)反向走,我們可以看一下它的工藝難度是不相同的,他們這個(gè)工藝也進(jìn)行了很多簡(jiǎn)化,它即使這樣也有九步工藝,工藝的復(fù)雜程度造成影響,在背面交叉做電極,電極的成本也是比較貴的,預(yù)計(jì)會(huì)在一瓦在0.7美元左右。相對(duì)來(lái)說(shuō)HIT流程比較簡(jiǎn)單,總共分成四個(gè)步驟。這個(gè)非常簡(jiǎn)單,我們這方面做的很多,但是希望大家要一個(gè)新技術(shù)更多的做基礎(chǔ)研發(fā),否則也會(huì)走很多彎路。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
后邊我介紹HIT的情況,我簡(jiǎn)單的介紹一下。它是非常好的雙面電池,正面和背面基本上看不到顏色有差異,兩年前我們也做了認(rèn)真的測(cè)試,它的雙面率達(dá)到90%以上,早前我們最高的雙面率可以達(dá)到96%以上。它是一個(gè)非常好的自然的雙面電池,而且它的雙面率非常高,在垂直安裝或者背面發(fā)電的優(yōu)勢(shì)非常高。還有就是溫度系數(shù)。
還有一個(gè)關(guān)鍵的大家非常有誤區(qū)的,國(guó)內(nèi)的HIT有兩個(gè)誤區(qū),一個(gè)是它有衰減,我們做光致衰減的時(shí)候,做的一個(gè)例子,我們從初始的只是看,它還是有新增的,新增20.7%,光照20個(gè)小時(shí)以后還是這樣,它是沒(méi)有衰減的。我們找了一下最近的雜志也找到了類似的結(jié)果,光致衰減是沒(méi)有的,這個(gè)為何會(huì)是這樣的情況?
還有一個(gè)很也優(yōu)勢(shì)的就是電池可以減薄,它是完全對(duì)稱的,我們實(shí)驗(yàn)室溫度是不超過(guò)200度的,我們進(jìn)行了這方面的很多工作,一個(gè)是為了降低硅片的成本,第二個(gè)是為了做更多的應(yīng)用。我們這個(gè)圖把橫軸硅片逐步見(jiàn)效降低,它的轉(zhuǎn)換效率,它的各個(gè)電池參數(shù)的變化情況,異質(zhì)結(jié)電池它的厚度減少,它的voc是稍微有些新增的,F(xiàn)F一般情況會(huì)降低,但是我們控制以后達(dá)到平衡,最后電池的厚度在100微米以上,我們達(dá)到22%以上,假如電池低于100微米我們可以很好的如性的,有了這樣的電池以后,我們就可以做成這種組件,這個(gè)組件是一個(gè)平和,它的轉(zhuǎn)換效率我們可以做成20%,這個(gè)用途是比較多的。異質(zhì)結(jié)電池的后期,會(huì)不會(huì)發(fā)展的更多,我們看一下,這個(gè)在國(guó)外發(fā)展也比較快,這個(gè)技術(shù)也比較難。國(guó)外常規(guī)的電池做不過(guò)你,高效電池其是想有一搏的。
剛才說(shuō)我們國(guó)內(nèi)的,國(guó)內(nèi)變化也是比較快,福建均石也是投兩條線,漢能也投了,現(xiàn)在我們已經(jīng)簽約的設(shè)備已經(jīng)達(dá)到一個(gè)GW,這里也的人是沒(méi)有任何研究研發(fā)的,所以大家在調(diào)研方面還要進(jìn)行充分的調(diào)研。
研發(fā)的情況,我們從硅片買進(jìn)來(lái)到做成電視,我們可以持續(xù)做。我們除了研發(fā)電池技術(shù)以外,我們和很多設(shè)備廠商還有一個(gè)很重要,靶材已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化了,我們?cè)谶@方面做了很多工作,我們的目標(biāo)通過(guò)這個(gè)研發(fā)技術(shù),和原材料公司進(jìn)行合作,為降低成本創(chuàng)造條件。單面的效率23.2%,我們實(shí)驗(yàn)室的還要高一些,比較穩(wěn)定的23.6%,我們很多電池在新疆,我們都在進(jìn)行實(shí)驗(yàn),它的發(fā)電量比一般的發(fā)電量高很多。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
有關(guān)成本剛才有很多講了,成本現(xiàn)在SHI成本比較高,硅片,漿料,其他的輔助材料,最關(guān)鍵的還是硅片和銀漿。硅片我們剛才說(shuō)了,我們現(xiàn)在目前比較可靠的做150微米。性外一個(gè)就是漿料的成本,漿料的成本它本身用量比較大,還有用量比較大,我們現(xiàn)在找到一些替代絲網(wǎng)印刷用漿料的因?yàn)?,我們現(xiàn)在可靠的做到,單片0.4以下,這樣單瓦組件的成本就比較接近我們高效的N-PERT的技術(shù)。我們?cè)谔岣呓M建的規(guī)律上,能有效的降低成本,提高效率也是比較有效的,我們HIT的話,達(dá)到23%以上,一般組件的功率,我們組件的成本也是可以下降的。我們總體來(lái)說(shuō)降低這個(gè)成本,改變硅片的厚度,硅片上我們就會(huì)處在同樣一個(gè)水平。再加上其他的原材料輔材和設(shè)備。
我總結(jié)一下,現(xiàn)在有幾個(gè)變化趨勢(shì),多晶到單晶的轉(zhuǎn)化比較明顯,P型到N型的轉(zhuǎn)化比較明顯,再一個(gè)就是單面到雙面的轉(zhuǎn)化,HIT是比較好的雙面,發(fā)電量也高,現(xiàn)在引起的關(guān)注度也越來(lái)越高,可能會(huì)吸引更多的廠商來(lái)投入,大家在選設(shè)備的時(shí)候一定要謹(jǐn)慎。謝謝。