所有TOPCon電池的背面都裝有鈍化觸點(diǎn),大部分電池的正面都裝有選擇性發(fā)射極,從而將電壓提高到720mV以上,使電池效率超過(guò)24.5%。電池開(kāi)發(fā)的下一步是實(shí)現(xiàn)p+極性鈍化觸點(diǎn)。
為此有兩種方案:第一,過(guò)渡到正面的選擇性多晶硅;第二,直接過(guò)渡到TOPCon背接觸結(jié)構(gòu)(TBC)。我們將證明第二種方案是有利的,原因有以下幾點(diǎn)。
一般來(lái)說(shuō),正面非金屬化是實(shí)現(xiàn)最高效率的最佳方案,而背面金屬化和互連非常簡(jiǎn)單。因此,我們預(yù)計(jì)TBC將在2028年之后占領(lǐng)市場(chǎng)。一些功能強(qiáng)大的組件已在SNEC和Intersolar 2023展會(huì)上展出。
從當(dāng)年說(shuō)起:n-PERT到PERC
n型晶硅(c-Si)技術(shù)正在崛起。
2011年,n-PERT等低成本雙面n型技術(shù)成為彼時(shí)占主導(dǎo)地位的Al-BSF技術(shù)的替代品。然而,雙面PERC很快在競(jìng)爭(zhēng)中勝出并在2018年成為主流技術(shù),其太陽(yáng)能電池效率遠(yuǎn)高于22%。2020年,PERC成為"能源市場(chǎng)之王",隨著硅片尺寸從M2增至M6,再到現(xiàn)在的M10,雙面光伏系統(tǒng)的平準(zhǔn)化度電成本(LCOE)降至約1USct/kWh。
2023年,PERC電池效率將達(dá)到23.5%的極限,組件效率低于22%。這正是TOPCon、HJT和IBC等n型技術(shù)成為下一個(gè)風(fēng)口的機(jī)會(huì),這正是當(dāng)下正在發(fā)生的事。
圖1.ITRPV2023(上圖)和PVInfolink(下圖),n型技術(shù)進(jìn)入光伏市場(chǎng)的速度更快。
圖1顯示的是ITRPV2023,目前n型技術(shù)與p型技術(shù)的市場(chǎng)份額以及至2033年的預(yù)期。路線圖顯示,至2033年(即十年后),n型技術(shù)的市場(chǎng)份額將增至70%。然而,這是一個(gè)非常保守的預(yù)測(cè)。
在圖1底部,我們將圖表與PVInfolink的預(yù)測(cè)[2]進(jìn)行了比對(duì)。PVInfolink預(yù)測(cè),70%的市場(chǎng)份額最早將在明年,即2024年實(shí)現(xiàn),至2023年年底將建成450GW TOPCon、50GW HJT(異質(zhì)結(jié)技術(shù))和40GW IBC(叉指背接觸)/TBC(TOPCon背接觸)產(chǎn)能。
來(lái)自中國(guó)的最新傳言稱(chēng),1TW TOPCon電池產(chǎn)能設(shè)備已經(jīng)建成。從PERC到n型技術(shù)(尤其是TOPCon)的轉(zhuǎn)換速度將不亞于從Al-BSF到PERC的轉(zhuǎn)換速度。
圖2(a) n型光伏技術(shù)的緩解措施(摘自Finlay Colville在2023年柏林PV CellTech會(huì)議上的圖表)
圖2(b) 之后可能采取的 TBC 緩解措施
圖2顯示了n型轉(zhuǎn)換的過(guò)程。許多創(chuàng)新企業(yè)已在2018年之前推出了n型技術(shù),如三洋、Sunpower、LG電子和英利。
圖2來(lái)自Finlay Colville在2023年柏林PV CellTech會(huì)議上繪制的圖表。它撇開(kāi)了2018年之前的低成本雙面n型技術(shù)創(chuàng)新企業(yè),如PVGS、sunpreme、MegaCell、天合光能和Adani。之后的早期采用者是中來(lái)股份、Hevel、REC Group和林洋等。
然而,隨著晶科能源、晶澳太陽(yáng)能和隆基公司等首批大型一級(jí)制造商采用TOPCon技術(shù),緩解措施的決定性階段開(kāi)始了。如今,愛(ài)旭和通威也在走n型路線,中國(guó)的其他廠家以及印度也將隨后跟進(jìn)。
這一過(guò)程與轉(zhuǎn)向PERC的過(guò)程類(lèi)似??梢灶A(yù)見(jiàn),TBC也將遵循同樣的路線。圖2b)顯示了我們預(yù)測(cè)TBC將如何向光伏市場(chǎng)滲透。目前,在2025年之前,我們有像Sunpower、天合光能、國(guó)家電投、愛(ài)旭和Valoe Cell這樣的創(chuàng)新者。隨后,中來(lái)股份、伏圖拉新能源、Insola和CARBON等早期采用者也將跟進(jìn)。
然而,大型一梯隊(duì)制造商將再次接手,從2028年起,TBC將主導(dǎo)光伏市場(chǎng)。將電池電壓從TOPCon的725mV提高到740mV的實(shí)際最大值,這僅僅是光伏歷史的簡(jiǎn)單重演。
圖3.過(guò)去和未來(lái)光伏時(shí)代,ISC Konstanz國(guó)際太陽(yáng)能中心對(duì)未來(lái)主流技術(shù)的預(yù)測(cè)以及國(guó)際工程技術(shù)學(xué)會(huì)(IET)關(guān)于不同光伏技術(shù)(如雙面光伏、n型光伏、背接觸光伏和疊層光伏)的相應(yīng)書(shū)籍
最后,圖3描述了2000年-2030年光伏電池技術(shù)的30年發(fā)展歷程。光伏的現(xiàn)代時(shí)期始于2000年左右德國(guó)實(shí)施的上網(wǎng)電價(jià),當(dāng)時(shí)的光伏電池采用非常簡(jiǎn)單的Al-BSF結(jié)構(gòu)和由SiNx鈍化的均質(zhì)發(fā)射極以及絲網(wǎng)印刷金屬化接觸發(fā)射極,薄層表面電阻率約為50Ohm/sq。也是在那個(gè)時(shí)候,mc-Si在光伏市場(chǎng)上占據(jù)了主導(dǎo)地位,其襯底面積為10×10cm2,之后是12.5×12.5cm2,最后是15.6×15.6cm2,這是之后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)。
2011年,當(dāng)我們?cè)贙onstanz開(kāi)始舉辦n-PV研討班時(shí),英利、PVGS和BOSCH太陽(yáng)能公司的nPERT以及MegaCell、Adani和REC的nPERT等更先進(jìn)、成本更低的n型概念進(jìn)入了市場(chǎng),這主要是因?yàn)殡p面應(yīng)用引起了人們的興趣。
然而,從2018年開(kāi)始,當(dāng)p型Al-BSF技術(shù)達(dá)到21%的效率極限,以及隆基推出低成本p型Cz-Si硅片時(shí),雙面PERC技術(shù)獲得了推動(dòng)力并占據(jù)了市場(chǎng)主導(dǎo)地位,將Al-BSF以及mc-Si技術(shù)完全擠出了市場(chǎng)。nPERT概念也失去了市場(chǎng)份額,它們現(xiàn)在不得不與PERC、而不再是Al-BSF進(jìn)行比較。
從天合光能、REC、中來(lái)股份、Sunpreme等公司開(kāi)始,TOPCon和HJT的發(fā)展勢(shì)頭也很迅猛。為了降低生產(chǎn)成本(提高產(chǎn)量)和取代那些無(wú)法順應(yīng)M10(半方形18.2×18.2cm2)和G12(全正方形21.0×21.0cm2)等大型硅片趨勢(shì)的小型n型制造商,隆基、阿特斯、晶澳、晶科能源等實(shí)力雄厚的PERC制造商采用了這種技術(shù),因此向n型的轉(zhuǎn)換也被推遲了。
然而,如上所述,由于PERC從2021年起將達(dá)到其效率極限(開(kāi)路電壓Voc約為695mV),第一家大型一梯隊(duì)制造商晶科宣布了轉(zhuǎn)向TOPCon的重大計(jì)劃,這才開(kāi)始引起人們對(duì)TOPCon的真正興趣。
2023年,TOPCon的產(chǎn)能將增至約450GW,HJT為50GW,IBC/TBC為40GW。TOPCon與PERC的關(guān)鍵區(qū)別在于鈍化背面沉積技術(shù),這種技術(shù)目前正在經(jīng)歷一場(chǎng)最具成本競(jìng)爭(zhēng)力的競(jìng)賽。在多晶硅沉積領(lǐng)域,從LPCVD向PECVD和PVD的轉(zhuǎn)變也非常迅速。
這也是為什么TOPCon會(huì)在未來(lái)幾年無(wú)可匹敵,并將HJT(另一種"新興"n型技術(shù))保持在較低產(chǎn)能水平的另一個(gè)原因,HJT現(xiàn)在要與TOPCon而不是PERC進(jìn)行比較。未來(lái)合乎邏輯的一步是將TOPCon"升級(jí)"為T(mén)OPCon背接觸(TBC),因?yàn)橐_(dá)到約740mV的電壓,就必須在p+極性上采用載流子選擇性觸點(diǎn)(鈍化觸點(diǎn))。
由于多晶硅層的吸收率過(guò)高,無(wú)法實(shí)現(xiàn)正面的全面積應(yīng)用,因此用在背面更為容易。TBC成功的另一個(gè)非常重要的原因是,在背面更容易采用絲網(wǎng)印刷觸點(diǎn),例如背面的銅或鋁觸點(diǎn),這將在第4節(jié)中介紹。
我們認(rèn)為,采用銅或鋁絲網(wǎng)印刷的雙面TBC將從2028年起成為主流。與此同時(shí),光伏界正在開(kāi)發(fā)以n型晶硅電池為底部電池的疊層技術(shù)。據(jù)我們所知,正面為鈣鈦礦的4端疊層和低成本的銅或鋁絲網(wǎng)印刷雙面TBC電池是2030年后進(jìn)入市場(chǎng)的最合適的候選產(chǎn)品。然而,鈣鈦礦的穩(wěn)定性、均勻性和許多其他特性仍有待大幅提升。
光伏市場(chǎng)上的IBC技術(shù)
光伏市場(chǎng)上存在多種IBC概念。每個(gè)雙面概念,如PERC、nPERT、TOPCon和HJT,都有其對(duì)應(yīng)的IBC技術(shù)。我們將不在下文中討論HJT,因?yàn)槟壳肮夥袌?chǎng)上只有前三種共存。此外,Meyer Burger和其他公司開(kāi)發(fā)的HJT IBC也更傾向于TBC方向,因?yàn)樵贗BC結(jié)構(gòu)中加入非晶硅層要復(fù)雜得多。
圖4 基于不同雙面太陽(yáng)能電池的三種 IBC 概念——PERC、nPERT 和 TOPCon
圖4顯示了這三種概念和相應(yīng)的IBC/TBC結(jié)構(gòu)。隆基生產(chǎn)具有鋁和銀絲網(wǎng)印刷觸點(diǎn)的所謂POLO IBC電池。這種技術(shù)的開(kāi)路電壓限制在約725mV。國(guó)家電投和ValoeCell目前生產(chǎn)ZEBRA技術(shù)產(chǎn)品,該技術(shù)由ISC Konstanz開(kāi)發(fā),是nPERT(BiSoN)技術(shù)的升級(jí)版。
據(jù)我們所知,ZEBRA技術(shù)是唯一一種使用POCl3和BBr3擴(kuò)散殘留物(PSG和BSG)作為鈍化層的技術(shù),無(wú)需使用AlOx鈍化層。此外,這種采用標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)散(無(wú)載流子選擇性觸點(diǎn))的太陽(yáng)能電池具有高達(dá)705mV的最高開(kāi)路電壓。
在圖4的最右邊,你可以看到從TOPCon到TBC的演變進(jìn)程,到目前為止,Maxeon和愛(ài)旭使用電鍍或絲網(wǎng)印刷等其他方法生產(chǎn)這種電池。我們相信,這項(xiàng)技術(shù)將是繼TOPCon之后的又一重大突破,但采用的是銅和鋁絲網(wǎng)印刷技術(shù)。目前,我們正在將ZEBRA與TOPCon(TOUCAN)技術(shù)相結(jié)合,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)這種技術(shù)。從2024年起,國(guó)家電投和伏圖拉新能源將率先采用該技術(shù)。
圖5 光伏市場(chǎng)上并存的三種IBC概念:無(wú)(0PC)、單(1PC)和雙(2PC)鈍化觸點(diǎn)
圖5顯示了目前光伏市場(chǎng)上并存的三種IBC技術(shù),從左到右依次為:
1,不帶鈍化觸點(diǎn)的IBC,0PC,國(guó)家電投和ValoeCell提供,功率705MW;
2,帶n+鈍化觸點(diǎn)的IBC,1PC,隆基提供,功率720MW;
3,同時(shí)帶n+和p+鈍化觸點(diǎn)的IBC,即所謂的TOPCon背接觸,TBC,Maxeon和愛(ài)旭提供,功率735MW。
第一個(gè)概念被稱(chēng)為ZEBRA技術(shù)[5,6,7],是由國(guó)家電投生產(chǎn)的250MW M6太陽(yáng)能電池,由ValoeCell生產(chǎn)的80MW G1太陽(yáng)能電池。國(guó)家電投制造了唯一的IBC雙面組件(ANDROMEDA 2.0),如圖11所示。
第二個(gè)1PC POLO-IBC概念電池是由隆基在一家30GW工廠生產(chǎn)的;TBC(2PC)由Maxeon生產(chǎn),產(chǎn)能為0.6GW,愛(ài)旭(即所謂的ABC)產(chǎn)能為0.5GW,并計(jì)劃擴(kuò)大到6.5GW。
伏圖拉計(jì)劃在中國(guó)生產(chǎn)1GW polyZEBRA電池(TBC),這是在慕尼黑的Intersolar2023大會(huì)上宣布的消息,國(guó)家電投尚未確認(rèn)從2025年開(kāi)始產(chǎn)生TBC的計(jì)劃。
表1顯示了市場(chǎng)上所有IBC太陽(yáng)能電池和組件技術(shù),或正在開(kāi)發(fā)中的ipvStuttgart技術(shù)的特性。
ZEBRA太陽(yáng)電池的最高效率為24.6%,是效率最高的無(wú)電荷載流子選擇性觸點(diǎn)太陽(yáng)電池。ipvStuttgart公司激光加工技術(shù)的效率為23.3%,中來(lái)股份的IBC效率也達(dá)到了23%-24%。與2PC技術(shù)相比,0PC IBC的優(yōu)勢(shì)在于其工藝非常接近PERC。
但是,這種技術(shù)的電壓被限制在705mV,這就是為什么1PC和2PC IBC越來(lái)越重要的原因。隆基的電池在24-25%之間,電壓限制為725mV。隆基概念的優(yōu)勢(shì)在于它采用了p型Cz-Si硅片和鋁網(wǎng)金屬化工藝,更接近PERC。
不過(guò),與0PC技術(shù)相比,即使更接近PERC技術(shù),它的加工也并不容易,此外,由于鋁結(jié)構(gòu)不能輕易的通過(guò)焊接或膠粘進(jìn)行連接,互連也相對(duì)復(fù)雜。因此,未來(lái)屬于目前僅由Maxeon和愛(ài)旭所生產(chǎn)的2PC TBC技術(shù)。在電壓接近740mV時(shí),這種技術(shù)的效率超過(guò)25%。然而,目前人們?nèi)匀徽J(rèn)為金屬化是通過(guò)電鍍(或至少?zèng)]有絲網(wǎng)印刷)完成的。據(jù)我們所知,由于種種原因,這種方法在未來(lái)不會(huì)成功。因此,ISC Konstanz首先研究的是用于ZEBRA的先進(jìn)的銅和鋁絲網(wǎng)印刷金屬化,然后會(huì)在2024年轉(zhuǎn)移到TBC(polyZEBRA)。
表1最后一行顯示了光伏市場(chǎng)上相應(yīng)的組件技術(shù)(如有),其中國(guó)家電投的ANDROMEDA 2.0為22.3%,隆基的POLO IBC為23.0%,Maxeon為22.8%,愛(ài)旭的BlackHole技術(shù)為23.5%。
然而,隆基公司的p型POLO IBC并未在Intersolar2023展會(huì)上展出,由于材料和太陽(yáng)電池工藝本身存在諸多挑戰(zhàn),我們預(yù)計(jì)其生產(chǎn)會(huì)被關(guān)閉。因此,TBC將是未來(lái)唯一的背接觸技術(shù)。
圖6 來(lái)自2023 年三季度《清潔能源評(píng)論》的效率最高組件
圖6顯示了2023年三季度光伏市場(chǎng)上效率最高的組件,它們都是基于n型技術(shù)的(隆基的技術(shù)除外),TBC技術(shù)位列前四。
據(jù)我們了解,Recom的BlackTiger組件是愛(ài)旭的代工產(chǎn)品。我們堅(jiān)信,未來(lái)4年,TBC技術(shù)將占據(jù)前10-15名的位置,預(yù)計(jì)從2028年起,TBC技術(shù)將取代TOPCon,占據(jù)最高的市場(chǎng)份額。圖7以非常簡(jiǎn)單的方式說(shuō)明了原因。
這方面的論據(jù)也非常簡(jiǎn)單:使用TBC技術(shù),太陽(yáng)能電池的正面是完美的,無(wú)需在正面進(jìn)行選擇性多晶硅結(jié)構(gòu)和金屬化處理。背面的工藝則簡(jiǎn)單得多。允許使用銅絲網(wǎng)印刷,甚至鋁絲網(wǎng)印刷,這在正面是不可能實(shí)現(xiàn)的,而且不會(huì)由于遮蔽效應(yīng)而損失功率。此外,使用標(biāo)準(zhǔn)疊層技術(shù),特別是在疊層工藝中使用三維互聯(lián)模式或?qū)щ娬澈蟿┗驅(qū)щ姳嘲寮夹g(shù)將電池連接在一起也非常容易。目前,我們更傾向于使用圖7右下方所示的負(fù)間隙技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)組串,實(shí)現(xiàn)最高的雙面性能。
圖 7 從 2028 年起,在我們進(jìn)入1TW年產(chǎn)能市場(chǎng)后不久,TBC 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)將使其成為第一大技術(shù)
這種可為背面金屬化提供較大自由度的固有優(yōu)勢(shì)使TBC成為最適合1TW年度光伏市場(chǎng)(預(yù)計(jì)始于2027年)的技術(shù)。為此,需要使用替代金屬化材料,這種材料應(yīng)易于通過(guò)絲網(wǎng)印刷用于背面。我們將在接下來(lái)的章節(jié)中介紹如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
標(biāo)準(zhǔn)ZEBRA IBC技術(shù)
如前所述,標(biāo)準(zhǔn)ZEBRA太陽(yáng)能電池由中國(guó)西寧的國(guó)家電投和立陶宛Vilnius的ValoeCell制造[15,16]。據(jù)我們所知,這是一種標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)散型太陽(yáng)能電池技術(shù),其最高開(kāi)路電壓可達(dá)705mV。這歸功于我們專(zhuān)有的先進(jìn)絲網(wǎng)印刷技術(shù),其中僅有1.5%的發(fā)射極表面與銀觸點(diǎn)接觸。如圖8和圖13所示,其余的fingers和柵線都浮在SiN抗反射涂層上。
圖8 ISC先進(jìn)金屬化方案的圖片、示意圖和截面圖
圖8顯示的是一塊M6 ZEBRA電池的背面,左側(cè)是6根柵線,中間是圖片和金屬化原理圖,最右側(cè)是電池的橫截面。每?jī)蓚€(gè)finger由正極和負(fù)極柵線下方的隔離漿料覆蓋,形成了3D絲網(wǎng)印刷金屬化的布局。
圖9 多種n 型技術(shù)的加工流程與 PERC 的比較
與PERC工藝流程相比,n型技術(shù)的工藝流程如圖9所示。由于ZEBRA IBC技術(shù)是基于PERC和TOPCon的,因此它的工藝流程也非常精簡(jiǎn)。
HJT序列看起來(lái)很簡(jiǎn)單,但工藝的復(fù)雜性只是其中一個(gè)特征。產(chǎn)能和產(chǎn)量是另外兩個(gè)非常重要的參數(shù),它們使PERC、TOPCon和ZEBRA IBC等經(jīng)典技術(shù)在運(yùn)營(yíng)成本方面無(wú)可匹敵。ZEBRA IBC技術(shù)在國(guó)家電投中國(guó)西寧工廠的量產(chǎn)結(jié)果見(jiàn)圖10,參數(shù)匯總見(jiàn)表1。
表 2. 最佳參數(shù)和ZEBRA IBC太陽(yáng)能電池平均參數(shù)
在平均開(kāi)路電壓為700mV時(shí),帶有9條柵線的M6 ZEBRA IBC太陽(yáng)能電池的平均效率為24.2%,在開(kāi)路電壓達(dá)到704mV時(shí)的最高效率為24.6%。電池的含銀量為200mg/W,具備很大的改進(jìn)潛力,下文將對(duì)此進(jìn)行討論。ZEBRA IBC技術(shù)的焊接方式與標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)能電池類(lèi)似,因此也適合作為組件級(jí)的低成本產(chǎn)品。圖11顯示了光伏行業(yè)所有雙面組件的背面,ZEBRA IBC是唯一一種雙面IBC技術(shù),雙面系數(shù)可與PERC組件相媲美。
圖11 雙面絲網(wǎng)印刷PERC、TOPCon、HJT和IBC組件的背面、其平均雙面系數(shù)和持有成本
由于目前硅和銀的價(jià)格波動(dòng)導(dǎo)致持有成本變化很大,因此技術(shù)之間的相對(duì)差異比絕對(duì)值更值得關(guān)注。值得注意的是,PERC和TOPCon的持有成本目前處于同一水平(在SNEC2023展上,部分TOPCon組件的持有成本低至17ct/Wp),而ZEBRA IBC的持有成本并沒(méi)有高出很多。更高的效率和低成本銅金屬化的引入將使雙面銅ZEBRA在未來(lái)無(wú)與倫比。
超越標(biāo)準(zhǔn)的ZEBRA IBC技術(shù)
如前所述,ZEBRA IBC的銀耗量約為20mg/Wp,由于過(guò)高的銀耗量,這一技術(shù)無(wú)法對(duì)光伏市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響。另一方面,IBC技術(shù)是最適合實(shí)現(xiàn)銅和/或鋁金屬化的技術(shù),下文將對(duì)此進(jìn)行討論。圖12顯示了僅在柵線(上圖)和fingers(下圖)上用銅替代銀的效果。
圖12.左側(cè)為橫截面,中間為示意圖,右側(cè)為銅膏和銅觸點(diǎn)圖片。上圖顯示的只是柵線的更換,下圖顯示的是柵線和finger的更換
下圖的橫截面和顯微鏡圖像非常清晰的展示了金屬化的概念。銀-銀觸點(diǎn)在金屬化過(guò)程中有三個(gè)主要任務(wù)。它們通過(guò)氮化硅放電,與發(fā)射極和基極接觸,并防止銅微粒向硅內(nèi)擴(kuò)散。因此,只需4mg/Wp的銀即可達(dá)到與完全用銀印刷的ZEBRA IBC電池相同的效率(見(jiàn)圖13)[16]。由于這些是Konstanz ISC的研發(fā)成果,因此其效率低于國(guó)家電投的量產(chǎn)效率。不過(guò),可以清楚地看到,銅金屬化的太陽(yáng)能電池參數(shù)與參考值相同,而鋁金屬化的太陽(yáng)能電池參數(shù)則略低。
圖13 銅和鋁金屬化ZEBRA IBC太陽(yáng)能電池參數(shù)與銀絲網(wǎng)印刷參照物(左)的比較,以及銅(右上)和鋁(右下)金屬化ZEBRA太陽(yáng)能電池背面的圖片
熱板法、溫度循環(huán)以及濕熱和拉伸試驗(yàn)等大量測(cè)試均取得了成功[17],因此,我們的銅-ZEBRA技術(shù)有望在未來(lái)幾年投入批量生產(chǎn)。
polyZEBRA概念旨在作為標(biāo)準(zhǔn)ZEBRA制造的升級(jí)版,它具有相同的后端[19,20],并相應(yīng)地會(huì)從開(kāi)發(fā)中獲益,以同樣低的持有成本產(chǎn)生更高的效率。有關(guān)這方面的更多詳情,請(qǐng)參見(jiàn)最后一節(jié)。
polyZEBRA(TBC)概念
如前所述,ZEBRA概念非常簡(jiǎn)單,而且在生產(chǎn)過(guò)程中極為穩(wěn)定,但僅限于705mV。
為了達(dá)到約740mV的實(shí)際短路電壓極限,必須采用TBC(polyZEBRA)概念,即兩極都使用鈍化觸點(diǎn)。
隆基正在邁出中間的一步,也就是僅使用一個(gè)鈍化極性,但I(xiàn)ntersolar 2023傳遞的信息表明,他們將停止生產(chǎn)POLO-IBC產(chǎn)品,因?yàn)楦?jìng)爭(zhēng)對(duì)手的TOPCon產(chǎn)品更為簡(jiǎn)單,且已超過(guò)了720mV。
圖 15. ZEBRA (IBC) 和 polyZEBRA (TBC) 技術(shù)的工藝流程(上圖)以及電池效率接近 25% 時(shí)的電池橫截面。
圖15顯示了我們的polyZEBRA(TBC)工藝流程之一與ZEBRA(IBC)工藝流程的對(duì)比、橫截面以及效率的改進(jìn)。伏圖拉新能源計(jì)劃在2024年投產(chǎn)1GW polyZEBRA電池。由于伏圖拉新能源的主要專(zhuān)利將在兩年內(nèi)到期,TBC技術(shù)在未來(lái)將有更大的發(fā)展空間。因此,我們認(rèn)為T(mén)OPCon的下一個(gè)合理發(fā)展方向?qū)⑹请p面銅金屬化TBC。在下文中,我們將討論組件成本以及光伏系統(tǒng)發(fā)電成本。
成本和LCOE
我們已表明,TOPCon將在2024年取代PERC,成為繼PERC之后的未來(lái)趨勢(shì)。此后不久,雙面絲網(wǎng)印刷銅和/或鋁TBC技術(shù)將成為光伏發(fā)展的下一個(gè)合理演進(jìn)步驟。
圖 16 Andromeda2.0、ZEBRA 和 Valoe 組件在不同光伏領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例
目前,IBC技術(shù)的應(yīng)用范圍非常廣泛,從PIPV、BIPV、VIPV到工業(yè)化的雙面模式測(cè)試系統(tǒng)。圖16顯示了國(guó)家電投、ISC Konstanz和ValoeCell的此類(lèi)應(yīng)用。
要使TBC成為下一個(gè)熱點(diǎn),我們需要提高效率、降低成本并使組件具有雙面性??傊?,PERC要取代Al-BSF,TOPCon要取代PERC,這一切都必不可少。為此,我們正在歐盟IBC4EU[18]項(xiàng)目的范圍內(nèi)開(kāi)展工作,以使TBC技術(shù)在歐盟內(nèi)部的生產(chǎn)成熟起來(lái)。圖17和圖18展示了如何實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。
圖17.PERC組件、TOPCon組件、IBC組件(ZEBRA)和TBC組件(polyZEBRA)的持有成本。自行計(jì)算。2023年3月數(shù)據(jù)
圖16顯示了采用不同金屬化方法的PERC、TOPCon和IBC(ZABRA)/TBC(polyZEBRA)組件的持有成本,其中,TOPCon已經(jīng)非常接近PERC,但效率更高、雙面性能更強(qiáng)且衰減更低,這就是它在大型地面項(xiàng)目中展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)的原因(見(jiàn)圖17)。
ZEBRA和polyZEBRA的成本仍然較高,但隨著未來(lái)效率的提高以及從銀到銅和/或鋁的轉(zhuǎn)換,從2027年起,雙面銅polyZEBRA將成為追求的理想。
TOPCon取代PERC,再下一步是TBC
我們已證明,TOPCon將在2024年取代PERC,成為繼PERC之后的又一重要產(chǎn)品,下一個(gè)合乎邏輯的步驟是轉(zhuǎn)向TBC。
我們預(yù)計(jì),這會(huì)在約四年后,即從2028年左右開(kāi)始,這是因?yàn)門(mén)BC具有更高的效率潛力(開(kāi)路電壓為740mV),而且可以用銅或鋁等低成本材料替代銀。有了這兩種材料,這些新概念電池中的銀含量可降至4mg/Wp。未來(lái)幾年,我們將推進(jìn)銅和鋁ZEBRA和polyZEBRA IBC的產(chǎn)業(yè)化。
這項(xiàng)工作將在歐盟項(xiàng)目IBC4EU[19]以及與國(guó)家電投、ValoeCell、伏圖拉新能源、Insola、Carbon、SolarNord等眾多合作伙伴的行業(yè)項(xiàng)目中進(jìn)行。
即將于2023年11月29-30日在Hamelin舉行的背接觸研討會(huì)將討論我們和聯(lián)盟的其他發(fā)展成果[20]。2023年6月23日,德國(guó)政府發(fā)布了意向書(shū)[21],尋找可致力于在第一階段在德國(guó)建設(shè)總計(jì)10GW光伏產(chǎn)能的公司。
此次招標(biāo)的技術(shù)要求與雙面銅絲網(wǎng)印刷TBC技術(shù)非常吻合。德國(guó)政府正在尋求能夠?qū)崿F(xiàn)24%的組件效率、無(wú)焊料連接和可減少關(guān)鍵材料使用的未來(lái)技術(shù)。我們確信,TBC技術(shù)將在恢復(fù)歐盟和德國(guó)的光伏生產(chǎn)方面發(fā)揮非常重要的作用。
原標(biāo)題:TOPCon下一步,TBC將成為主流!