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光伏電池技術迭代簡述——從PERC到TOPCon

欄目:行業動態 發布時間:2022-04-08

一、為什么要升級電池技術

光伏行業得以高速發展的本質是度電成本的降低,在過去十年間,光伏行業歷經單多晶轉型,引入金剛線切割、雙面技術、半片技術、多主柵技術、尺寸逐步做大等等技術革新,所有這一切本質上均為降低度電成本。

未來,組件尺寸已趨于極限,且逐步穩定,要進一步降低度電成本,提升電池效率將成為主要途徑。

P型PERC電池經過5年發展,已逐步逼近理論效率極限,目前產線量產效率23%左右,理論極限效率24.5%,未來提升空間有限,且提升難度極大。N型TOPCon技術具有高達28.7%的效率天花板,擁有巨大的發展潛力,且N型TOPCon技術擁有低衰減、低功率溫度系數、高雙面率、高弱光響應能力等優良的特性,是十四五光伏產業發展的核心技術路線,也是目前各個主流廠家開始重點布局的技術路線。

二、為什么下一代技術是N型TOPCon

我們先來看看行業內有哪些技術:



      單晶電池最早應用的技術叫鋁背場技術,是2013年到2016年的技術,已于2017年被單晶PERC技術替代,PERC技術發展過程中,期間還出現過MWT、PERL、PERT、EWT等技術,但因PERC的規?;瘮D壓,或性價比不高,均未實現大規模量產。

目前公認的可替代PERC的技術有三個,TOPCon、HJT和IBC,其中N型IBC技術因其成本較高,現階段無法與TOPCon與HJT競爭(IBC技術在未來是可以與其他技術疊加),故而目前最有可能替代PERC的是TOPCon與HJT技術。

N型HJT也是目前市場熱議的一個技術路線,但此技術路線存在幾個問題亟待行業去解決:首先是設備成本,從PERC技術轉向TOPCon技術,電池產線還有70%左右可以兼容,每GW的新增投資額在5000-7000萬左右,而HJT產線需要重新搭建,每GW投資額達3.5億以上,現在整個光伏行業有超200GW的PERC產能,轉型做HJT后的PERC產能包袱是整個產業鏈無法接受的。其次,HJT技術需要用到200℃低溫銀漿,價格比正常銀漿更高,且目前主要依賴日本進口。還有就是HJT技術需要用到金屬銦,銦的需求量將使得地殼中儲量不高的銦價格暴漲,從而推高組件價格。

TOPCon技術擁有著完整的可持續發展的技術路線支撐,未來的迭代升級空間廣闊,預計2024-2025年實現與IBC技術的結合,形成TBC技術,量產效率可達26%-28%,“十五五”期間實現與鈣鈦礦的疊層電池量產,將量產電池效率推高到28%以上。 



      三、N型TOPCon技術優勢

N型TOPCon組件具有四大優勢,兩高兩低:高效率、高雙面率、低衰減、低功率溫度系數,我們與P型PERC組件做一比較如下:



      在這些技術優勢的加持下,N型TOPCon組件的單瓦發電能力將比P型PERC雙面組件提高3.5-5%,電站建設端的BOS成本節約4分錢左右,綜合來看,N型TOPCon組件在目前與PERC價差0.1-0.15元/Wp的情況下,仍然具有更高的投資收益率和更低的度電成本。

甘肅新能源協會會長李世民表示:光伏的本質脫離不開電力屬性,我們追求的是光伏發電更低的度電成本,而度電成本的快速下降正是依賴于光伏產業技術的不斷進步,這其中包括生產工藝、材料、能耗等等的進步,但最終讓這個行業永葆青春的核心要素依舊是新技術的迭代和組件性價比的提高。

四、N型TOPCon發電實證

案例一:海興領跑者某項目發電量數據:



      該電站采用N型TOPCon及P型PERC兩種組件做發電量實證比較,采用平單軸安裝,統計該電站2019年11月至2020年9月間的發電量情況,可以看出N型TOPCon整體發電能力明顯優于PERC組件,統計期間內,平均單瓦發電增益為4.85%。

案例二:白城領跑者某項目發電量數據:



      該項目采用中來N型TOPCon組件,與另外兩家主流廠家P型PERC組件做發電量實證對比,統計發電量時間為2019年8月至2020年9月,結果顯示,同樣采用平單軸支架的情況下,N型TOPCon組件發電能力比兩家PERC組件分別高出4.87%和6.65%,發電量增益顯著。

中國電研工業產品環境適應性國家重點實驗室曾湘安表示:從以往的電站數據來看,N型TOPCon組件的發電能力相較PERC是有較大提升的,在光伏高速發展的今天,土地與裝機容量的矛盾日益加劇,而N型TOPCon組件更高的效率與更優異的發電能力,這無疑會為電站的經濟性帶來提升。

(文章來源:光伏盒子)

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