三減一增，全面解析異質結電池組件降本路徑
2022-11-14 17:27:34
索比光伏網
從2020年我國首次明確提出“碳達峰、碳中和”目標時起，能源綠色轉型發展不斷加速，以光伏、風電為代表的可再生能源應用規模不斷提升。
截至今年三季度末，全國光伏發電累計裝機規模超過358GW，在電力裝機、發用電量中的占比不斷提升。放眼全球，超過130個國家和地區已經制訂了明確的“碳中和”時間規劃，覆蓋了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。顯然，“碳中和”發展理念已經成為全球共識，光伏全產業鏈都將從中受益，已有多家研究機構對未來市場規模給出樂觀預期。
值得注意的是，隨著光伏項目日益增多，土地資源逐漸緊缺，對高效電池、組件的需求不斷增加，越來越多的項目開始選用n型高效雙面組件。在n型諸多技術路線中，HJT憑借更少的生產工序、更高的背面率、更低的溫度系數，成為許多電站投資企業、電池組件龍頭和設備制造商關注的重點。國家太陽能光伏產品質量檢驗檢測中心（CPVT）實證數據顯示，與P型PERC雙面組件相比，n型HJT雙面組件單瓦發電量增益全年平均增益3.68%，最高日可達6.71%；在多個輻照度區間內，異質結組件的單瓦發電量增益明顯。
當前，HJT電池、組件的設備投資和生產成本仍然較高，降本空間巨大。在11月11日舉行的異質結創新技術成果分享會上，多家企業合力創新，提出了“三減一增”的降本方案，讓異質結產品應用有了更多想象空間。
與高溫正銀相比，異質結低溫銀漿起步較晚，技術不夠成熟，還存在耗量大、印刷速度低、線性寬等痛點。技術人員介紹說，以M6尺寸為例，異質結銀漿產線耗重140-150mg/片，是同尺寸PERC電池的兩倍左右。此外，由于光伏對白銀的需求持續快速增長，但白銀儲量有限，2021年白銀價格上漲了22%，持續上行壓力較大，甚至已成為制約異質結電池發展的關鍵因素之一。
針對上述問題，晶銀新材提出了印刷細線化、銀包銅替換兩大主攻方向。技術總監洪瑋表示，晶銀推出了新一代正面細柵漿料HC589系列和新一代背面細柵漿料HD589系列，采用了全新的銀粉設計，匹配優化后的有機體系，接觸和印刷性能大幅提升，可實現300mm/s以上高速印刷，也可做到線型線寬窄、高度低的特點，滿足背面低濕重的要求。得益于優異的印刷性能，新一代漿料適用于超細線無網結網版批量印刷，可以兼顧降本和提效。目前，采用這一漿料的產品已通過2倍IEC可靠性測試，并實現規模量產。
銀包銅替換方面，洪瑋表示，現代工藝多采用絡合劑來絡合游離的銀離子，提高銀離子的絡合常數，搭配銀包銅粉工藝，可以保證鍍層的均一性、穩定性以及包覆率。他介紹說，50%銀含的銀包銅細柵已進入批量量產，在多家客戶的實證電站中運行，目前無異常；43%銀含的銀包銅細柵正背面替換純銀細柵，已經在客戶端通過4倍IEC可靠性測試，正在進行5倍測試。他強調，希望通過銀包銅漿料的使用，讓HJT電池低溫漿料成本降低40%以上。
邁為股份董事長周劍介紹，目前主流廠商HJT組件單瓦銀漿用量約為18mg，其中約8mg都用在主柵線上。如果能去掉主柵線，銀漿用量自然會大幅縮減。“考慮到保留細柵線后還要完成一部分焊接工作，我們對0BB異質結組件提出了每瓦銀漿耗量12mg的目標，但這并不是數學計算那么簡單，對工藝提出了極高的要求。”
他解釋說，邁為沒有選擇常規的層壓焊接方式，為了保證焊接可監控，選擇串聯動作和合金化動作同步實現，成串即可通過EL進行電性能接觸評估，消除同類技術由于合金化動作后移帶來的質量隱患。這一方案的焊接溫度只有180℃，由膠水承擔拉力功能，焊帶與細柵焊接承擔導電功能，焊帶與柵線接觸形態貼近性更好，焊接點飽滿，過程監控常規化，更早發現生產工藝風險，從而提高了產品可靠性。
當前，硅片切割環節主要呈現大尺寸、薄片化、細線化、柔性化、智能化等特征，通過減少硅片用量、提高產品良率來降低生產成本，這無疑對全產業鏈信息協同和智能化制造提出了更高的要求。
對于上述趨勢，高測股份技術總工邢旭指出，在各種技術路線中，異質結的薄片化進程最快。當P型硅片還在使用155μm、150μm厚度時，異質結已經實現120μm硅片規模化量產，更薄硅片方案也已進入研發階段。作為全球硅片領域創新者，公司始終堅持以研發創新為公司核心競爭力，通過持續研發創新，公司已建立形成包括3項核心支撐技術及16項核心應用技術的核心技術體系，超細金剛線的應用也帶來了超出預期的利潤。
考慮到異質結電池制程和當前組件發展趨勢，半片切割調整到硅片環節進行。對此，邢旭表示，他們已經實現不影響產能、效率的雙棒切割，技術指標可達到同樣水平。他強調，希望在研發端與多個異質結伙伴們一起探討更薄硅片在電池、組件端應用的可能性，也希望通過專利保護，在行業內形成良好氛圍，為行業創造更高價值。
UV（紫外線）一直被認為是光伏組件可靠性的大敵。根據美國SLAC和NREL團隊對各種電池片在UV（紫外線）照射下的功率研究結果，暴露在紫外下，HJT電池片比其他種類的電池功率衰減更大。出現這種狀況的原因在于，HJT電池使用非晶或微晶硅，表面因Si-H基團更容易遭受紫外輻照而被破壞，使得原有硅表面產生缺陷，導致組件功率刷衰減。
如何抵御紫外輻照的不利影響，充分利用光照，延長產品壽命？賽伍技術光伏材料技術總監李新軍博士指出，現有對策主要是采用截止型EPE +截止型EPE，將紫外線過濾掉，導致組件功率偏低，但事實上，UV本身的能量完全可以利用。
李新軍表示，賽伍推出的UV光轉膠膜，主要是在膠膜中添加雜化分子的光轉物質（鐳博TM），實現光的下轉換，可以將380nm以下的紫外光轉換成藍光，轉換效率≥95%，能量損失較小，充分利用光照資源。同時，膠膜中光轉劑的衰減速度更慢，使用年限更長，50年衰減僅2%，真正實現“增效延壽”。他強調，采用賽伍光轉膠膜方案可同時滿足可靠、高效的要求，每塊組件功率可增加1.5%，單瓦發電量還能再提升0.87%。“一座100MW光伏電站，如果采用UV光轉膜組件，30年可累計多發電5700多萬度，為業主帶來更高的投資回報。”
對于UV光轉膜的效果，德國萊茵TüV給予高度評價。技術專家高祺博士介紹，他們在5個位于不同國家、不同氣候環境的實證基地中，對兩種組件進行了測試。數據表明，使用光轉膜封裝的組件比使用截止膜封裝的組件STC功率平均高1.22%，同時，前者的發電量比后者平均高0.82%，結合實際氣象條件最高有約1%的差異。他強調，光轉膜封裝的組件在紫外波段下有更高的光譜響應，這是發電量更高的重要原因。
CPVT副主任朱曉崗也對光轉膜產品表示認可。他介紹說，銀川、海南兩大實證基地4月-9月的數據顯示，在水泥地面上，高透膜、截止膜、光轉膜組件的單瓦發電量依次增加，光轉膜組件單瓦發電量比高透膜超出3.19%，比截止膜組件也高出0.9%。衰減方面，所有組件實證3個月后，PERC組件平均衰減率為0.84%，而光轉膜HJT組件的平均衰減率僅為0.30%，差距非常明顯。
作為全球領先的異質結產品供應商和先行者，華晟新能源對各項先進技術的產業化應用表示期待。公司CEO周丹表示，2023年異質結將走完“從0到1”的最后關鍵幾步，開始進入從1到100的規模擴張階段。他堅信，異質結必將成為新一代的主流光伏技術，華晟作為這一技術的堅定支持者和推動者，已投產產能2.7GW，在建產能10GW，全球第一。目前華晟異質結組件的生產成本已經與PERC非常接近，預計今年年底至明年年初，將實現生產端產品與PERC打平，為異質結商業化打下堅實基礎。
根據中國光伏行業協會預計，到2025年，以HJT和TOPCon為代表的超高效電池技術占比合計將接近40%，到2030年有望超過75%，光伏產業從P型向n型過渡的步伐正逐漸加快。相信憑借“三減一增”技術方案，讓產業鏈各環節形成合力，可以推動異質結產品各項成本快速下降，期待更高效、更可靠的光伏組件能夠為全球“雙碳”目標早日實現貢獻更多力量
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