中国储能网讯:记者近期参加了一场以高效太阳能电池为主题的技术研讨会,现将嘉宾演讲资料整理如下以飨读者,在此也感谢上海交大太阳能研究所所长沈文忠教授和精耀科技所提供的资料。
中国光伏产业突飞猛进四部曲
第一部曲,晶体硅太阳电池、组件——无锡尚德(2003-2007)
以无锡尚德为代表,通过引进德国技术、德国原材料并销往德国市场引导了太阳电池国内发展潮流,这期间重要的企业有英利、晶澳、天合、阿特斯、韩华(林洋)。同时带动超白玻璃、EVA等相关产业。
第二部曲,太阳能多晶硅片——江西赛维LDK(2006-2009)
重要的企业包括河北晶龙、锦州阳光。
第三部曲,高纯多晶硅材料——保利协鑫(2007-2011)
重要的企业还包括重庆大全、新光硅业、乐电天威、宜昌玻璃。
第四部曲,光伏电站规模化建设(2009始)
代表性的企业包括中广核、国电、中电投、中国航天、中节能等,以央企为主导。第四步曲的领唱者暂未出现。
接下来的第五步曲将以低成本高效率电池为主导。
异质结太阳电池的市场潜力
Lux Research在关于高效电池组件的一份报告中指出,随着竞争愈演愈烈、补贴下调及硅材料价格不断下滑,高效率晶体硅电池组件将在2015年达到86亿美元,份额达25%,从而成为市场主导。我们判断,在这一市场需求中,同时具有高效率与低温度系数的异质结(Hetero-junction with intrinsic thin-layer, HIT)太阳电池,将成为最低发电成本(LCOE)的优质项目。
就太阳电池产品而言,其生命周期还有很长的路要走,愈高效率电池的利润是以指数式的上升。与传统P型相比,HIT应接近美国Sunpower组件的价格,处于销售价格较高的行情,可让传统P型电池业者找到一条新的道路,扩展产品广度并增加收益。与传统P型电池叠床架屋(增添选择性电极SE、金属穿透式背接技术MWT等)的工序增加与成本的步步提高不同,HIT的工序较短而成本相对较低,这就是相对优势。
最重要的是整体组件价格下降之后,集成成本(BOS)对电池成本的比例变成3:1,因组件、逆变器与系统架构等材料与人工成本已达到极限,因此只有靠采用如HIT的高效率太阳电池,来节省所需配套的BOS数量,降低整体发电系统的造价。HIT电池同时具有"低温度系数"与"没有电位诱发衰减"的特性,符合目前市场的需求。
与多晶硅电池(-0.45%/℃)相比,异质结电池具有低温度系数(-0.3%/℃),同时适合高纬度与近赤道的全部市场,具有较高的发电量(如在55℃高温地区,异质结电池发电量比常规多晶硅电池的高3%)。HIT光照稳定性好,亦无光致衰减效应(LID Free),N型硅芯片在减薄之后具有提升电池光电转换效率的效果,这是P型所没有的现象。另外HIT也可以双面发电。可以使硅片的厚度减薄(<100μm);光电转换效率高(最高效率达到24.7%)。
日本松下(三洋)HIT最高效率达24.7%
2010年6月17日,三洋宣布扩大HIT太阳电池组件生产规模,其滋贺工厂的产能将由100MW提高至250MW,表明高效太阳电池具有广阔的前景。2010年6月21日,日本三洋电机公司宣布,他们研发出世界上光电转换效率最高的太阳电池组件HIT-N230,采用HIT异质结电池制造,转换效率高达20.7%。2010年12月6日,三洋宣布量产目前光电转换效率达到21.6%的高效HIT太阳电池,基于该电池的HIT N系列240W太阳电池组件转换效率可达19%。2012年初,松下宣布在马来西亚建设300MW项目,年底完成,重点采用三洋技术生产HIT(异质结)太阳能组件。2012年4月1日,松下正式收购三洋HIT光伏组件业务。
2012年6月30日,松下因“HIT太阳电池技术”获得了“IEEE企业创新奖”。2011年9月,发表了效率23.7%的研究成果,2012年底已经提高到23.9%,二者均采用厚度约为100μm的硅片。
松下的研究目标是用厚度为100μm的硅片实现24.5%的转换效率,2013年2月已达到24.7%(750mV),超过SunPower2010年达成的24.2%记录(大面积),计划2015年效率达到25%,这基本是采用晶硅的极限。
效率达到晶硅的理论极限后,松下打算利用新技术提高效率,目前正在探讨波长转换材料及量子点等多种技术。从之前的业绩和供给稳定性等考虑,松下使用硅的方针不会改变。
日、韩及中国HIT研究现状
日本企业Chaoshu Sangyo(长洲产业)效率达20%以上,2011年建立了30MW的产能;Kaneka与IMEC合作发展HIT;Kyocera于2009年发布HIT转换效率19.8%。
韩国企业Samsung、LG的HIT效率>21%,准备产业化生产;Jusung提供Turnkey技术。
国内来说,中科院电工所是国内最早做HIT研发的单位,2007年宣布其实验室小面积效率达到17.3%;国电引进了一条Jusung的Turnkey线,产能在80MW;天合、超日在863项目的支持下,分别建立了自己的中试线,正在加紧研发;其他如811所、CSI等单位,都对HIT技术感兴趣,并且都在自行研发。
杭州赛昂电力有限公司HIT效率21.45%,技术来自于美国喜瑞(Sierra)能源公司,喜瑞能源总部位于美国加州,最早是研发薄膜太阳能技术,是由华人创立的公司。赛昂称其电池效率已进入中国第一,世界第三的领先地位。特有的无锡技术将使产品具有低成本优势,关键在于良率。