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制程差異

在制程方面，單晶比多晶更環(huán)保、成本更低。電池的制程工藝包括制絨、擴(kuò)散、刻蝕、鍍膜、印刷、燒結(jié)等，單晶電池和多晶電池的制備工藝主要差別在制絨環(huán)節(jié)，其余環(huán)節(jié)僅僅是控制標(biāo)準(zhǔn)的差異。

單晶制絨采用堿溶液腐蝕，腐蝕過程中產(chǎn)生硅酸鹽和氫氣副產(chǎn)物，通過應(yīng)用制絨輔助液代替或部分代替異丙醇（IPA），可實(shí)現(xiàn)更低的BOD、COD污水排放，且單晶制絨體系對(duì)于設(shè)備硬件的要求很低，更容易實(shí)現(xiàn)環(huán)保和工藝控制。

多晶采用酸溶液腐蝕，需要使用高濃度的硝酸和氫氟酸，主要副產(chǎn)物為氟硅酸和NOx，而Nox是一種很難徹底處理的大氣污染物，考慮到這些因素，需要使用嚴(yán)格封閉的自動(dòng)化設(shè)備。多晶制絨的設(shè)備購置和維護(hù)成本遠(yuǎn)高于單晶。

溫度系數(shù)對(duì)比

單晶材料沒有晶界，材料純度高，內(nèi)阻小，溫度升幅較小；另一方面，多晶電池的光電轉(zhuǎn)換效率較低，它將更多的光能轉(zhuǎn)換為熱能而非電能，也導(dǎo)致多晶的溫度升高更明顯。在最高光強(qiáng)下，多晶工作溫度比單晶低5~6℃左右，部分地區(qū)的多晶工作溫度可以比單晶高出10℃以上，因而多晶的功率損失較大，單晶的功率損失較小。

從溫度系數(shù)本身來看，單晶溫度系數(shù)是略低于多晶的，因此同樣升高1℃的情況下單晶功率損失也少于多晶。

PERC電池技術(shù)簡述

PERC電池與之前的選擇性發(fā)射極電池有什么區(qū)別？為什么大家都不太堅(jiān)持選擇性發(fā)射極電池而更加關(guān)注PERC電池？因?yàn)檫x擇性發(fā)射極電池主要是提高了短波段吸收能力，但是反映在組件上，由于EVA本身吸收的也是紫外光的短波段，所以它在組件方面沒有體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢(shì)，選擇性發(fā)射極技術(shù)就被淘汰了。而PERC電池主要是表現(xiàn)在近紅外、紅外波段的吸收，而這方面EVA是不會(huì)吸收的，所以PERC技術(shù)就全面體現(xiàn)出從電池到組件轉(zhuǎn)換效率的提升。

PERC電池具有以下特點(diǎn)：

① 電池效率絕對(duì)值在單晶上可提高1%，在多晶上可提高0.5%，因此在單晶上采用PERC技術(shù)優(yōu)勢(shì)更大。

② PERC技術(shù)具有與現(xiàn)有產(chǎn)線兼容度高，易于進(jìn)行產(chǎn)線升級(jí)，并可降低電池片每瓦成本。

③ PERC電池已經(jīng)成為行業(yè)主流技術(shù)并逐步替代常規(guī)電池。

④ 通過工藝優(yōu)化，在近1-2年內(nèi)可逐步將量產(chǎn)效率提升至21%，SolarWorld公司近期在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)達(dá)到了21.7%。

樂葉光伏2015年下半年將會(huì)在合肥基地量產(chǎn)高效PERC單晶電池組件，接下來在江蘇泰州將會(huì)新增2GW的PERC電池產(chǎn)能。

HIT電池技術(shù)簡述

HIT電池具有以下特點(diǎn)：

① 采用N型單晶硅片，完全避免了LID現(xiàn)象。

② 目前實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率24.7%，量產(chǎn)效率可達(dá)22%，結(jié)合IBC工藝的效率可以達(dá)到25.6%。

③ 采用非晶硅薄層進(jìn)行雙面鈍化，電池開壓可提升至740毫伏。

④ 全程采用低溫制造工藝，可以形成全對(duì)稱雙面電池構(gòu)造，避免高溫制程對(duì)硅片的損傷以及彎片現(xiàn)象，能夠有效降低組件封裝時(shí)的碎片率，并且制作雙玻組件也非常有優(yōu)勢(shì)。

⑤ 制程相對(duì)簡單，但是也包含了很多的knowhow，要做好也是非常不容易的，主要是非晶硅薄膜層非常薄，只有5-10個(gè)納米，所以均勻性控制很不容易。另外，它目前的成本比PERC要高，一是產(chǎn)能比較小，二是HIT使用低溫銀漿（比傳統(tǒng)的銀漿要貴）。

⑥ 溫度系數(shù)很低，大約-0.25%/℃，比一般的晶體硅要低很多，因此總體的發(fā)電量比較高。另外，可制成雙面電池，背面也可以貢獻(xiàn)發(fā)電量。


IBC電池技術(shù)簡述

IBC電池也是采用N型單晶硅片生產(chǎn)，目前實(shí)驗(yàn)室最高效率可達(dá)到25%，量產(chǎn)平均效率23%。從圖8可以看到，IBC電池正面沒有柵線，所有的柵線全部集中在后面。它最大的特點(diǎn)是制程比較復(fù)雜，目前有十六七道的制程工藝，成本比較高昂，限制了該技術(shù)的發(fā)展。目前工業(yè)界著重開發(fā)低成本IBC技術(shù)。

松下將IBC和HIT技術(shù)相結(jié)合，創(chuàng)造了新的轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄，高達(dá)25.6%。它的開路電壓達(dá)到740mV，Jsc是41.8mA/cm2，F(xiàn)F是82.7%，厚度是150μm。
IBC電池的應(yīng)用示例：陽光動(dòng)力2號(hào)采用高效N型IBC單晶電池覆蓋機(jī)翼，轉(zhuǎn)換效率23%，完全依靠太陽能電力完成環(huán)球飛行。

電池技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

① 未來單晶的市場(chǎng)份額將逐步超越多晶。

② N型高效電池的市場(chǎng)份額將逐步升高，取決于N型電池成本降低的速度。

③ PERC電池的市場(chǎng)份額將在2018年后超越目前常規(guī)電池，且份額將逐步擴(kuò)大。

④ PERC電池將有很長的生命周期，在相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)和N型電池共存于市場(chǎng)中。

⑤ 據(jù)預(yù)測(cè)，2015年單晶硅電池全球市場(chǎng)份額比例將從去年的24%增長至27%。
單多晶電站投資收益對(duì)比

目前60片封裝的高功率組件，單晶量產(chǎn)功率為275W，多晶量產(chǎn)功率為260W，單晶組件價(jià)格為4.11元/W左右，多晶為3.98元/W左右。由于單晶組件在每個(gè)方陣中使用的數(shù)量較少，有效節(jié)約了支架、夾具、匯流箱、光伏電纜、基礎(chǔ)工程、安裝工程等，因此在總的投資成本上，單晶系統(tǒng)與多晶系統(tǒng)是一致的。

在電站營運(yùn)層面，單晶比多晶能節(jié)約5%的土地租金和6%的運(yùn)維成本，而單晶每瓦發(fā)電量至少比多晶高3%，那么在25%資本金比例、15年貸款年限的融資結(jié)構(gòu)下，我國中部地區(qū)投資單晶電站的資本金內(nèi)部收益率會(huì)比投資多晶電站高出2.78%以上。

發(fā)電量和長期可靠性對(duì)比

目前為止經(jīng)歷過長期運(yùn)行考驗(yàn)的電站絕大多數(shù)采用單晶組件，典型案例包括：

① 1982年，歐洲第一個(gè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在瑞士建成，采用單晶組件，裝機(jī)容量10KW，年均衰減0.4%。

② 1984年，加州1MW光伏電站采用單晶組件，至今仍運(yùn)行完好。

③ 1984年， 蘭州最早的光伏電站采用單晶組件，年均衰減0.37%。

④ 1994年， 浙江寧波最早的單晶電站，21年總功率衰減13.1%。

⑤ 德國至今已運(yùn)行18年的MW級(jí)屋頂電站，采用西門子單晶組件年衰減約0.4%，至今無質(zhì)量問題。

⑥ “尋找最美老組件”首站云南，屋頂單晶系統(tǒng)運(yùn)行接近30年，最近15年修正光衰不超過8%。

目前國內(nèi)有大量的電站運(yùn)行實(shí)例，證明在同一地區(qū)、同樣的建設(shè)條件和BOS條件下，每瓦單晶發(fā)電量顯著高于多晶，典型案例包括：

① 青島隆盛光伏車棚，單晶每瓦發(fā)電量比多晶高6.6%。

② 中山大學(xué)《六種太陽電池光伏陣列實(shí)際發(fā)電性能比較》(2008.1-2008.7)證實(shí)每瓦單晶發(fā)電量比多晶高5.7%。

③ 浙江大學(xué)硅材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)數(shù)據(jù)(2013.7-2014.6)：同樣標(biāo)稱容量的單晶發(fā)電量比多晶高7%以上。

④ 呼和浩特市某光伏項(xiàng)目單、多晶陣列數(shù)據(jù)比較：同一項(xiàng)目同等容量的單晶陣列比多晶年發(fā)電量高7%。

⑤ 寧夏中衛(wèi)、同心各30MW電站比較，單晶發(fā)電量高6.52%。

⑥ 格爾木陽光能源10MW單晶系統(tǒng)/10MW多晶系統(tǒng)比較：單晶發(fā)電量比多晶高5.12%。

總結(jié)

① 單晶硅片比多晶硅片有更高的機(jī)械強(qiáng)度，更低的碎片率。

② 單晶硅電池比多晶硅電池有更高的轉(zhuǎn)換效率和更大的效率提升空間。

③ 25年的生命周期內(nèi)，單晶硅電站的實(shí)際發(fā)電量比多晶硅電站的發(fā)電量多 （大約6%）。

④ 在長期可靠性方面，單晶硅電站比多晶硅的衰減少3%左右。樂葉光伏保證所生產(chǎn)的單晶硅電池組件在25年保證期內(nèi)衰減不多于16.2%。

⑤ 單晶組件比多晶硅價(jià)格高0.1-0.15元/瓦，單多晶系統(tǒng)端造價(jià)基本持平，單晶硅電站的投資回報(bào)率IRR比多晶電站至少高2.78%。

⑥ 單晶具有高度集約化、最大程度發(fā)揮屋頂資源的優(yōu)勢(shì)，在同樣的屋頂面積上單晶系統(tǒng)比多晶安裝量高7.8%，更適合分布式電站應(yīng)用。

⑦ 受益于屋頂光伏安裝量和對(duì)更高效產(chǎn)品需求的日益增長，單晶硅電池和組件產(chǎn)品將來數(shù)年快速占據(jù)更高的市場(chǎng)份額，成為光伏行業(yè)新的增長點(diǎn)。 .