电池转换效率逼近天花板 光伏技术迭代路在何方?
栏目:行业动态 发布时间:2020-11-12

我国光伏行业高速发展的背后是企业不断的“降本增效”,尤其是近几年,降价成为国内光伏市场的主题。为此,不少光伏企业把提高光电转换效率作为抢占先机的“法宝”。在受访业内人士看来,虽然目前光伏电池转换率临近天花板,但随着技术的不断迭代,提高转换效率仍将是光伏上下游产业链的主攻方向。

超高功率市场崛起

回顾光伏行业发展趋势,技术进步驱动转换效率不断提升。自中环股份2019年发布210mm大尺寸硅片以来,短短一年,超高功率光伏生态链日渐完善,保利协鑫、爱旭、通威等电池制造商纷纷入场,适配210产品的支架、接线盒等相关配件均已做好匹配,目前天合光能、东方日升等210组件企业更可以量产超高功率电池。

“更大硅片、更高功率组件市场颇为乐观。随着超高功率产业化的推动,技术不断创新超越,24%+高效电池的大规模量产将超过预期,预计明年超高功率电池将迎来爆发期。”天合光能中国区组件销售创团总裁曾义判断。

据悉,截至目前天合光能今年已5次扩产,预计到2021年底,电池产能将达26GW,超高功率组件超50GW。经过不断的技术与工艺的研发和产业化落地,PERC电池量产平均效率已达到23.20%以上,并通过自主研发的PERC+项目技术的导入,电池的平均量产效率还将持续提升,预计到今年底可突破量产平均效率23.50%。

东方日升新能源股份有限公司副总裁黄强接受记者采访时也表示,光伏超高功率市场前景光明。东方日升通过“210+异质结”,引领了行业在组件高功率和电池高效率上的进展。作为首批实现158.75mm 9BB异质结电池量产的厂家,最高量产效率高达24.2%,成为业内首批实现9BB异质结半片低温焊接封装工艺的供应商。2020年6月,首个重大客户35MW订单顺利并网发电。

PERC电池转换效率接近天花板

在受访的业内人士看来,P型单晶PERC电池产品是现阶段市场的主流,其量产效率已经超过23%,正在向24%进发。“我们认为,P型PERC电池效率在未来两三年内还有提升空间,也是目前量产化性价比最高的技术。”隆基股份品牌总经理王英歌对记者表示。

东方日升全球市场总监庄英宏接受记者采访时称,目前,公司单晶电池片的转换效率突破23.5%,类单晶电池片的转换效率突破23%,硅片N型单晶电池片的转换效率突破24.2%,单晶组件转换效率突破21.4%,半片异质结组件转换效率突破21.9%。

集邦咨询旗下新能源研究机构EnergyTrend分析认为,2020年全球光伏市场P型PERC电池产能达到199.7GW,约占电池片环节产能78%。其中,市场上销售的单晶PERC电池片转化效率集中在21.8%-23%,2020年新建成的产线效率普遍在22.5%以上,实验室单晶PERC效率在24%左右,可见PERC电池量产效率已接近实验室效率,该技术发展已进入成熟阶段。

记者采访了解到,由于TOPCon技术与主流PERC电池产线大部分工艺兼容,目前该技术在投资成本、配套设备成熟度上更有优势。TOPCon电池实验室研发效率可达24.8%,量产效率能够达到23.2%-23.8%。包括LG、REC、中来、天合、林洋、阿特斯、晶科、国电投等多家企业均拥有TOPCon电池技术储备,并实现了较高的研发或量产转换效率,预计2020年TOPCon电池片产能达到5.4GW。

盈亚证券研究认为,电池是光伏产业链技术发展最快的环节,目前PERC转换效率已接近天花板,行业正探索并布局新的技术。PERC+、TOPCON、HJT等多种新兴技术有望推动产业持续进步,并推动产业进入新一轮的降本增效浪潮。

“从短期看,TOPCon成本优势较强,与现有PERC产线兼容性高,但从中长期看,HJT量产潜力更大。”EnergyTrend分析表示,目前各企业中长期规划均以HJT+IBC(HBC)、TOPCon+IBC(TBC)等技术叠加方式进行电池片研发。

晋能科技总经理杨立友对记者表示,看好异质结技术在提高转换效率上的前景。该技术具有工艺流程少、转换效率高、超低衰减、超低温度系数、高双面率、弱光响应性能优异等优势。公司在探索异质结技术量产与降本的同时,还在探索异质结技术与钙钛矿等前沿技术结合,以期待不断的提高转换效率、降低光伏发电度电成本。

技术迭代谋求效率突破

纵观近几年光伏电池发展趋势,其发电成本持续下降,电池转换率快速提升。数据显示,2007年至2020年上半年,组件成本下降24倍,系统成本下降15倍。而在光伏电池效率方面,多晶、单晶PERC、TOPCon、IBC、异质结等技术路线效率不断打破纪录。仅天合光能一家公司的高效P型单晶PERC太阳能电池光电转换效率就累计15次打破电池和组件效率世界纪录。

今年,基于硅片大尺寸化趋势,从光伏产业链主流组件企业的量产水平来看,切片、多主栅、焊带改进、高密度封装等技术从组件环节优化光伏效率,主流企业在建的大尺寸组件产线基本都采用了多种组件技术叠加,将组件效率推升至20%以上,功率可达600W。

记者采访了解到,目前PERC电池技术量产效率提升主要搭配各环节先进工艺升级为“PERC+”,其工艺电池升级路线主要包括PERC+SE、PERC+MWT、双面PERC、SiNx优化等。天合、晶澳、正泰等主流企业PERC电池量产平均效率在22.8%以上,从电池片生产企业研发预期来看,“PERC+”电池转化效率有望进一步达到24.5%左右。

在王英歌看来,光伏技术迭代,前提是可靠性,在可靠性保障下,一方面看转化效率;另一方面看光伏与不同应用场景、不同能源的融合技术发展,比如光伏+储能、光伏+氢能、光伏+建筑一体化、光伏+电动汽车充电桩、光伏+数据中心,光伏+5G基站等。

EnergyTrend表示,处于量产导入期的TOPCon与HJT电池技术,需要产业链各环节内设备、辅材等企业与产品端协同优化产线,随着产品通过终端电站应用测试验证,才有望进入市场推广阶段。

晶科能源相关负责人接受记者采访时表示,光伏技术的转化效率提高有相对清晰的技术进步路径,各项技术的开展都围绕着:衬底材料提升、钝化结构优化、金属化性能提升、光学路径优化等几个主流的研究方向上。从目前技术来看,N型电池的TOPCon技术代表的高效、低成本电池,将是技术发展的主流,在此基础上会有很多新兴附属技术形成一代产品。此外,还应关注新型光伏基底材料,如钙钛矿、碳化硅、三代半导体材料等。针对结构性提效技术,叠层电池技术、光子转换技术等都能够成为提效利器。

国家发改委能源研究所一位不愿具名专家对记者表示,光伏转换效率虽然临近天花板,但目前效率已可以实现与煤电成本相当,且未来仍有效率提升空间。“此外,一些新兴技术,如目前较为成熟的异质结、处于技术前沿的钙钛矿,如能突破规模与经济性,成本可以降至更低水平。”

(文章来源:中国能源报)