含著金湯匙出生的n-PERT(Passivated Emitter,Rear Totally-diffusedcell 發(fā)射結鈍化及背場全擴散)電池,曾是“高效”的代名詞。在經過懵懵懂懂的成長過后,沒想到在這個裉節(jié)兒被P型PERC電池彎道超車。
性價比優(yōu)良的SE-PERC已經占領絕大多數(shù)市場,N型發(fā)展之初,以PERT為先鋒,開始產業(yè)化進程,它從來不是廉價的象征,有著自己的小傲嬌,N型具有少子壽命高、無光致衰減,雙面率高、衰減小、溫度系數(shù)好、發(fā)電性能優(yōu)異等優(yōu)點。而在開發(fā)商眼里:太貴。
如何降低產品制造成本、提高市場占有率,在產業(yè)化初期N型面臨著不小的難題。正當他正努力拉近與常規(guī)電池成本的距離之時,P型PERC產業(yè)化,驟然而至,不斷擠壓N型PERT的空間。
2019年SNEC上N型組件廠商的技術路線
縱觀整個光伏市場,PERC仍是主力軍。n-PERT已經慢慢被邊緣化,效率優(yōu)勢已經被蠶食。TOPCon橫空出世,主流效率在22.5~23%,能否擔起后PERC時代的效率擔當,TOPCon還有很多小瑕疵去修補。HJT曾被認為是未來最有潛力的技術路線,去年開始,眾多企業(yè)吹響號角,今年卻鮮有實質動作。短時間內難以降本的HJT,可能最需要的是,一劑猛針。
開路電壓的瓶頸,PERC被認為長久以后,難當重任。TOPCon與HJT都被認為是未來N型的趨勢,也是整個光伏行業(yè)的趨勢,但是誰將成為主流路線,業(yè)界尚無定論。
N型面臨的是一個長時間的戰(zhàn)爭,來破解困局。
被PERC圍獵的市場
據(jù)PVinfoLink首席分析師林嫣容介紹,2018至2019年初安裝的應用領跑者中,P、N型共同得標的項目受制于產能以及性價比,大多最終以單晶PERC完成項目,N型產品約只占到10%左右的水平。而效率要求更高的技術領跑者部分需求則是落在2019年第三季度與第四季度,N型產品占比比起應用領跑者又再有提升,占整體1/3左右 。
來源:PVInfoLink
來源:PVInfoLink
近期,國家能源局公布了第三期光伏領跑者獎勵共計1.5GW的項目中,N型是否會有機會?2019年也沒有公布新的技術領跑者計劃,預期2019年中國內需對于N型的需求仍比較疲弱。在2019年開啟的競價與平價上網項目中,P型PERC性價優(yōu)勢還是比較明顯,PERC還是國內投資者的首選。N型必須更積極地拓展海外市場。
但是,觀察2018下半年出口數(shù)據(jù),N型組件及電池片出口量都不多。目前,n-PERT 組件功率多在360~375W(72版型) / 300~315W(60版型),目前已被PERC趕超,近期,也鮮有n-PERT組件出口。
n-PERT,頹勢難擋
今年以來,PERC的擴產聲浪高漲,新建或改造,PERC新增產能達50GW左右,全球PERC產能可能突破100GW,PERC電池全行業(yè)平均水平在21.85%左右。
傳統(tǒng)N型PERT以中來、林洋等為代表。中來林建偉曾從歐洲捧回曾捧回一紙與imec合作協(xié)議,n-NERT與TOPCon都是雙方未來合作的方向。中來股份仍然是國內N型電池最大的擁躉者。
2019年4月8日,imec及EnergyVille宣布12柵n-PERT正面轉換效率已達到23.2%。與其相對應的是,沒有疊加12BB這個大招的P型PERC電池大規(guī)模量產效率已經落在22.2%~22.5%之間,而疊加12BB之后,頭部企業(yè)號稱大規(guī)模量產效率可達22.8%。n-NERT企業(yè)也鮮有宣稱量產電池效率了。而在今年更早些時候,隆基樂葉就宣布其單晶雙面PERC電池經國家光伏質檢中心(CPVT)測試,正面轉換效率達到了24.06%,是商業(yè)化尺寸PERC電池效率首次突破24%,就此打破了行業(yè)此前認為的PERC電池24%的效率瓶頸。
就全球范圍看,n-PERT效率領先者仍是imec,imec表示,他們所生產的n-NERT所使用的工業(yè)兼容設備與生產雙面p-PERC電池相同,增加了硼擴散。他們仍堅信,n-PERT技術無論從成本還是性能上,都可以成為p型PERC電池有力的競爭者。
與目前行業(yè)化規(guī)模水平與性價比來看,n-PERT潛力與前途,讓人懷疑?;蛟Sn-NERT的頹勢已經難以挽救。
當下,P型PERC激戰(zhàn)甚歡。莫聽穿林打葉聲,何妨吟嘯且徐行。堅守N型的企業(yè)將自己的信念堅持下去的意愿,甚濃。
TOPCon,后發(fā)先至
前有PERC,后有HJT,n-PERT的處境已經很窘迫,中來已經開始謀變。2017年,開始轉向N型TOPCon,2018年9月通過對現(xiàn)有的n-PERT產線的改造,中來介紹,他們大部分工藝相兼容,升級為TOPCon電池效率增幅大且成本增加少,效率增加0.8%~1%,成本每片電池僅增加0.2~0.3元。
TOPCon也似乎一夜成人。2019年,國內中來、天合光能都宣布TOPCon實現(xiàn)量產。據(jù)了解,中來股份自主研發(fā)的全尺寸N型單晶雙面鈍化接觸電池的轉換效率可達23.3%,開路電壓達到705mV。天合研發(fā)的鈍化接觸電池經過ISFH第三方認證,效率達到24.58%。今年1月25日,晶科發(fā)布消息稱,其大面積TOPCon電池轉換效率達到了創(chuàng)紀錄的24.2%。據(jù)了解,晶科還處于試量產階段。TOPCon量產效率在22.5~23%之間,還有很大效率潛力待挖。
TOPCon電池結構示意圖
TOPCon技術是在電池背面制備一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層,二者共同形成了鈍化接觸結構。該結構為硅片的背面提供了良好的表面鈍化,超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層同時阻擋少子空穴復合,進而電子在多晶硅層橫向傳輸被金屬收集,從而極大地降低了金屬接觸復合電流,提升了電池的開路電壓和短路電流。
TopCon結構無須背面開孔和對準,也無須額外增加局部摻雜工藝,極大地簡化了電池生產工藝。相較于n-PERT電池,TOPCon技術只需要增加薄膜沉積設備,能很好地與目前量產工藝兼容,便于產線升級。同時摻雜多晶硅層良好的鈍化特性以及背面金屬全接觸結構具有進一步提升轉換效率的空間,現(xiàn)已成為下一代產業(yè)化N型高效電池的切入點。根據(jù)理論計算,鈍化接觸太陽能電池的潛在效率(28.7%)最接近晶體硅太陽能電池理論極限效率(29.43%)。
TOPCon強勢崛起的代表中來、天合光能都宣稱已經儲備IBC技術,將適時而動。
國際來看,LG的TOPCon組件搭配了M4硅片、MBB技術組件功率沖高,與HJT、PERC產品拉開組件功率的差距。然而,現(xiàn)在高效產品價格仍需對標P型PERC,利潤也遭遇挑戰(zhàn)。據(jù)了解,已經量產HJT技術的REC在2018第三季度也加入TOPCon的戰(zhàn)局,后續(xù)發(fā)展尚待觀察。
HJT,破局猶難
HJT猶如困獸,來勢兇猛,卻滿路荊棘。
據(jù)PVinfoLink介紹,去年SENC前,許多中國廠商陸續(xù)發(fā)布HJT的擴產計劃,包括福建鈞石、中智、漢能、通威、愛康、彩虹永能等。去年531之后,P型電池價格不斷下壓,與N型組件價格拉開更大的差距,N型產品銷售更顯困難,HJT擴產計劃大多延遲或暫緩,僅福建鈞石實際擴產并持續(xù)穩(wěn)定量產,讓今年HJT產品的出貨量增幅也并不明顯。
HJT目前不僅許多擴產計劃暫緩,現(xiàn)有產能開工率狀況也不佳,國外的Panasonic及俄羅斯的Hevel產量較為穩(wěn)定,但國內HJT廠家中,有不少廠商產線受到訂單不穩(wěn)定影響,大多走走停停,甚至呈現(xiàn)半停產狀況。
值得一提的是,今年5月10日,松下電器與鈞石能源有限公司達成太陽能技術領域的合作與收購協(xié)議。根據(jù)協(xié)議,鈞石將全面收購松下先進異質結技術馬來西亞太陽能工廠,并合作設立專注于高效異質結技術研發(fā)與應用的新公司,其中鈞石將擁有新公司90%股權,松下電器則繼續(xù)持有剩余10%股權。松下與國內HJT領軍企業(yè)鈞石的合作能否為HJT降本帶來契機?尚不得而知。
以n型單晶硅片為襯底,在經過清洗制絨的n型c-Si正面依次沉積厚度為5~10nm的本征非晶硅薄膜(i-a-Si:H)、p型非晶薄膜(p-a-Si:H),從而形成p-n異質結。在硅片背面依次沉積厚度為5~10nm的i-a-Si:H薄膜、n型非晶硅薄膜(n-a-Si:H)形成背表面場。在摻雜a-Si:H薄膜的兩側,再沉積透明導電氧化物薄膜(TCO),最后通過絲網印刷技術在兩側的頂層形成金屬集電極。HJT電池的關鍵在于該結構的電池在a-Si/c-Si之間插入了i-a-Si。i-a-Si/c-Si的界面態(tài)比a-Si/c-Si的更低,采用該結構可以大幅降低c-Si的表面復合,從而獲得很高的開路電壓。
HJT電池結構
HJT的挑戰(zhàn)還來自于,很多企業(yè)都已經或正在切換至大硅片,而搭配半片或疊瓦技術的組件不斷出現(xiàn),HJT在這次浪潮中面臨更大的挑戰(zhàn)。
黃河水電最新的一份大規(guī)模光伏電站發(fā)電實證報告(點擊查看報告的具體內容)顯示,HJT發(fā)電量較P型PERC發(fā)電量具有優(yōu)勢,再將非技術成本考慮進去,HJT能否支撐起目前與PERC的價差?P型與N型廠商都有一套可以相互攻訐的故事劇本。
今年將是TOPCon與HJT在角斗場角斗的一年,預計一年之后,這兩個技術的設備成熟度、降本的可能性,誰將略勝一籌,都會漸漸明朗。
而相對于3年之內仍有競爭優(yōu)勢的PERC,N型想要自我提升為性價兼具的產品,獲得市場青睞,還需要持久戰(zhàn)。