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perc电池与光伏储能电池的区别,TOPCon能否取代PERC

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  • 1、perc电池与光伏储能电池的区别:光伏电池之争:TOPCon能否取代PERC?
  • 2、perc电池与光伏储能电池的区别,光伏电池PERCN-PERT

1、perc电池与光伏储能电池的区别:光伏电池之争:TOPCon能否取代PERC?

近年来,在补贴退潮的倒逼下,我国光伏发电技术处于飞速发展中,其中最为基础的光伏电池技术更是百花齐放。

从简单的多晶、单晶电池,到黑硅电池、高效单晶电池,再到PERC电池、HJT电池、N型电池,不同类型的高效电池层出不穷。效率的不断提升,让人看到了光伏发电的活力,也看到了光伏发电未来的巨大潜力。

PERC仍是主力军

自2016年之后,PERC电池异军突起,成为了当前高效电池的主力军。数据显示,2019年初,国内PERC产能已经达到了60GW左右,而随着单晶PERC产能的释放,国内PERC产能到2019年底将达到100GW以上。

PERC工艺的关键在于给电池背面加钝化层,减少效率损失。PERC工艺过程简单,主要设备已经国产化,有较好的量产条件。实践证明,PERC工艺应用在单晶电池方面效果显著。PERC工艺的走热,增大了单晶电池的市占率。

所以在已量产的高效电池技术中,单晶PERC电池的扩产速度最快,发展空间巨大。目前新上的单晶电池产能几乎全部采用PERC工艺,其转化效率已经达到22%以上,而且仍然在迅速提升之中。

除了效率高、易量产之外,PERC电池还有另一项优势在于与其他工艺及技术的兼容性。目前,双面发电的电池成为了行业的趋势,而在这样的趋势下,PERC工艺可以完全没有阻碍的与双面工艺叠加。在几乎不增加制造成本的情况下,双面PERC在系统端可实现10%-25%的发电增益,从而降低光伏系统的度电成本,正成为PERC技术发展的重要技术路线。

另外,PERC电池还可以与半片、双玻等工艺技术叠加,未来发展前景广阔。有专家分析认为,未来两三年内,高效PERC电池仍然会是主流。

PERC电池发展的热火朝天,而原先被认为有可能与PERC一较高下的n-PERT电池逐渐被遗忘。由于掺杂工艺的区别,光伏电池被分为P型电池和N型电池,P型硅片制作工艺简单,成本较低,N型硅片通常少子寿命较大,电池效率可以做得更高,但是工艺更加复杂。一直以来,以n-PERT电池、HIT电池为代表的N型电池都被当做未来晶硅电池发展的必经之路。但是P型PERC电池的出现,让N型电池陷入尴尬。

因为在PERC电池效率的提升之下,n-PERT电池的效率优势已经荡然无存。而作为N型电池的另一热点,HIT虽然在近年来炒的火热,但是困于成本过高,一直难有大规模量产。PERC作为P型电池的代表发展的如火如荼,而一直有着“高效”之称的N型电池家族却陷入困顿。一类新型电池的出世,似乎让N型电池重新看到了希望。

TOPCon电池横空出世

在2019年的SNEC展会期间,TOPCon电池横空出世,受到了行业的焦点关注。TOPCon技术是在电池背面制备一层超薄的隧穿氧化层和一层高掺杂的多晶硅薄层,二者共同形成了钝化接触结构。该结构可以阻挡少子空穴复合,提升电池开路电压及短路电流。

在工艺方面,TOPCon技术只需要增加薄膜沉积设备,能很好地与目前量产工艺兼容。同时TOPCon电池还具有进一步提升转换效率的空间,有望成为下一代产业化N型高效电池的切入点。根据理论计算,钝化接触太阳能电池的潜在效率(28.7%)最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率(29.43%)。

可见,与PERC电池类似的是,TOPCon电池也在背面采用了钝化接触结构,增强了电池性能。而且在工艺方面,TOPCon电池以较小的成本获得了较大的效率上升。另外,TOPCon电池的未来效率提升空间巨大,是最接近晶硅电池理论效率值的电池之一。

拥有以上的优势,TOPCon电池毫无疑问拥有广阔的发展前景。不仅如此,TOPCon电池有望成为N型电池的切入点,为N型电池的发展开辟一条路径。

目前,TOPCon电池量产效率在22.5~23%之间,还有很大的上升空间。TOPCon电池已经引起多家光伏企业的布局,中来股份、天合光能都宣布TOPCon实现量产。其中中来股份的全尺寸N型单晶双面钝化接触电池效率达到23.3%;天合光能研发的钝化接触电池效率达到24.58%;晶科研发的大面积TOPCon电池转换效率达到了24.2%。

据悉,“太阳能之父”马丁·格林曾表示,PERC系列电池技术的实验室效率应可提高到26%以上。而目前单晶PERC电池效率纪录已经逼近24%,上升空间还有,但是已经不大。而TOPCon电池目前的实验室效率和量产效率都与单晶PERC电池相差不大,但是却有更加广阔的效率上升空间,这场P型电池与N型电池的争夺,或许会以TOPCon电池的崛起而终结。

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2、perc电池与光伏储能电池的区别,光伏电池PERCN-PERT

目前晶硅类电池的技术方向包括单晶和多晶。而多晶电池逐渐向黑硅方向升级。由于目前多晶电池的技术路线较为单一,效率较单晶还有差距,且目前市场份额有限,在这里兔子君主要从技术角度和工艺角度来和大家聊一聊单晶电池。

技术方面

单晶包括P型和N型。P型电池中PERC技术逐渐成为主流,叠加SE(选择性发射极)技术,电池效率逐渐提升。但是P型电池有其转换效率的极限,而N型电池成为未来高转换效率的方向,目前包括PERT、TOPCon(隧穿氧化钝化接触)、IBC(全背电极接触)、HJT(异质结)四种技术路径。下面兔子君将分别对各种技术路径进行说明:

1.PERC目前技术比较成熟、性价比比较高,技术相对容易,设备完成了国产化,最高效率达到22%以上,成为近两年高效电池主要扩产的技术,叠加SE(选择性发射极)技术,预计明年依然是光伏电池主流技术。另外各家主流组件厂商目前也都在扩能,其中主要技术方向就是高效单晶PERC电池产线。

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2.N-PERT可实现量产,技术难度容易,设备投资较少。但是与双面P-PERC相比没有性价比优势,已经证明为不经济的技术路线。

3.HIT技术则是通过增加一层非晶硅异质结来提高VOC开路电压,从而提高电池片的转换效率。HJT效率可达23%-24%,工序少、可实现量产,目前已经有松下、晋能等公司布局。但是其设备贵、投资成本高,成为阻碍其大规模产业化的一点。

4.TOPCON电池是在N型电池工艺的基础上研发出的隧穿氧化层钝化接触技术。通过在背面制备超薄氧化硅SiO2和掺杂多晶硅薄层Poly-Si,二者共同形成了接触钝化结构。该技术可以极大地降低背面的表面复合和金属复合,因此大幅度的提升N型电池的VOC和转换效率。但是TOPCon电池背面收光较差,量产难度很高,目前有布局的企业包括:天合、LG、REC、中来等。

5.IBC效率最高,可以达到24%以上,技术难度极高,设备投资高,成本高,国内尚未实现量产,目前布局的企业包括LG、中来、sunpower。

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从以上的对比来看,PERC和HJT技术将是未来光伏电池技术的发力方向,也是目前企业产能重点布局的地方。

工艺方面

传统光伏电池的生产工艺,目前常规的电池是P型电池。传统的电池生产流程,包括从硅片出发经历清洗制绒、扩散制结、刻蚀、去除磷硅玻璃、PECVD镀反射膜、丝网印刷、烘干烧结、分类检测等工艺,完成电池的制造。

与常规单晶电池工艺相比,PERC单晶电池主要增加了背面钝化和激光打孔两道工艺。背面钝化工艺在硅片背面沉积三氧化二铝和氮化硅,对硅片背面进行钝化。三氧化二铝由于具备较高的电荷密度,可以对P型表面提供良好的钝化;氮化硅主要作用是保护背部钝化膜,并保证电池背面的光学性能。激光打孔工艺是利用一定脉冲宽度的激光去除部分覆盖在电池背面的钝化层和氮化硅覆盖层,以使丝网印刷的铝浆可以与电池背面的硅片形成有效接触,从而使光生电流可以通过Al背场到导出。

HJT电池工艺主要包括制绒、非晶硅沉积、TCO沉积、丝网印刷。非晶硅沉积主要使用PECVD方法。TCO薄膜沉积目前有两种方法:RPD(反应等离子体沉积)和PVD(物理化学气象沉积)。住友重工拥有RPD的专利,而PVD技术发展成熟,提供给设备的厂家较多。

写在最后

我们认为电池技术迭代是促进行业降本增效的动力。

1. PERC技术成熟、设备国产化率高,叠加SE(选择性发射极)进一步提升效率,预计到2020年前依然是高效电池扩产的主流技术。

2.N型电池是未来高效电池的发展方向,其中N-PERT技术与双面PERC电池对比性价比不明显,TOPcon量产难度高,而IBC技术虽然转换效率较高,但是未有量产实绩。

3.HJT由于工序少、国内已有企业量产,具有成为高效电池未来的发展方向的潜质,但是其目前的阻碍是设备投资较贵。

从以上的对比来看,PERC和HJT技术将是未来光伏电池发展的主要方向,也是企业重点进行产能布局的地方。兔子君认为在PERC和HJT技术布局的设备企业最终将走出来,成为成长性的公司。

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