电池技术如何发展？听PVEL怎么说

在此次采访中，记者与光伏进化实验室首席执行官Jenya Meydbray讨论了包括异质结在内的新设计，这些设计将使太阳能产业达到更高的效率，并谈及了由此带来的挑战。

记者

就电池和组件技术而言，无论是现在还是未来三年，你认为最有希望的发展是什么?

Jenya Meydbray：在思考这个问题时，把这些部分分开是有帮助的。有更具成本敏感性的大型地面安装公用事业规模的20兆瓦以上项目，也有屋顶、房地产受限的项目，重点是高效率。它们是两个明显不同的产品类别，但都有大量创新正在进行中。

在高效率方面，我听到的高端组件的当前价格点在每瓦特50到60美分的范围之外——甚至没有SunPower，而是在当今屋顶市场有着良好业务的高效LG和松下。高效率技术在这个价格水平上有很多商业化的机会。

这也是异质结在未来几年可以发挥核心作用的地方。

异质结(HJT)电池工厂确实不同。布局、设计、设备都与PERC电池工厂大不相同。没有PERC工厂升级可以让你达到异质结。异质结只会在制造商有产地扩张的情况下实施。

安装了大容量PERC的厂商不太可能封存现有的产线，并用异质结生产线取代它们。这将从根本上限制异质结的生产速度。

所有已安装的PERC生产线必须自然地达到生命的尽头。我认为现在这些设备的折旧周期很短，但是预计这些产线仍然有望运行至少3-5年。

异质结可以在高档屋顶价格点的增量扩张中发挥重要作用。我认为现在的异质结技术很有吸引力，而且效率很高。而且随着产量的增加，成本也会降低。

除此，叠瓦是另一种实现高效率的方法。Solaria和协鑫以及其他公司之间的知识产权诉讼在几年内限制了叠瓦的应用。然而，这是在2017年末解决的，我们看到叠瓦在技术路线图中卷土重来。这种技术可以通过将尽可能多的活动区域压缩到组件的实际空间中来实现相当高的组件效率。这实际上可以通过将不同的电池技术切割成条带，并用导电胶或ECA将条带互连来实现。

当然，新技术可能会在退化和失效机制中引入新的风险。

在公用事业规模方面，我预计双面技术最终将在跟踪器和固定倾斜系统上占据主导地位，因为它可以实现更好的经济效益。在美国市场，在关税排除之前，双面技术是单面技术的一个有吸引力的替代物，现在排除措施已经到位，我认为双面技术的采用将会加快。

然而，问题在于如何从技术设计和布局的角度优化双面系统的细节。此外，单独来说，问题就在如何融资的细节中。

在没有数据或数据不完整的情况下，独立的工程师和金融公司将对业绩做出保守的假设。双面性是由于缺乏数据或不完整的数据造成的，所以今天我预计双面性的表现会比预先假设的表现更好。作为一个行业，我们还不知道如何为双面性能建模。

这种不确定性将在短期内从根本上减缓双面系统的采用或对其经济产生不利影响。许多开发人员正在开发一个项目，建造它并出售一个项目，所以他们没有意识到任何实际生产的好处，他们没有意识到融资或预测生产的好处。

支持融资的技术性能假设绝对至关重要。这就是我们PVEL能有所帮助的地方。

记者

在我们没有实用的、成本效益高的方法来提高效率，不得不转向异质结之前，单晶体PERC和其他单晶技术还有多少改进空间?

Meydbray:每种技术的效率曲线都显示出快速增长，然后基本持平。铝背面场(BSF)是最后一种技术，可以达到的最大效率大约是20%或20.5%。这项技术非常简单、稳定且易于理解，但是如果想走得更高，必须转向PERC。

PERC是技术进步的下一步。PERC的效率不断提高，直到达到大约23%，23.5%。今天典型的效率可能是22%，21.5%，当生产线的平均效率开始达到最高的22%和23%时，必须引入下一项技术来保持这一效率曲线。

它可能是异质结，尽管许多制造商正在研究钝化触点，这可以增加相当多的效率，可能是25%。但在这一点上，在我看来，没有人真正展示过钝化触点的大批量、稳定生产。我认为天合光能现在拥有几百兆瓦的最大生产能力。总的来说，它仍然处于研发阶段。

记者

所以异质结已经存在了25年或更长的时间，但是很少有公司能够在持续的时间内成功地实现规模化生产。即使对松下这样的公司来说，它仍然很贵。你认为异质结会有新的增长吗?我们该如何解决成本问题?

Meydbray：异质结制造历史上一直是在相当低的产量上完成的。这些制造工具是高度定制的，并且为特定的工厂和应用程序进行了大量的设计。

最近，Meyer Berger一直在推动他们的异质结产线。他们降低了生产线本身的成本。使用Meyer Burger或类似技术的新一轮异质结制造能力应该比历史上制造的成本低，因为制造工具的价格已经下降了不少。我最近看到的是异质结电池线的价格是的三倍。

一条100兆瓦的电池线可能是500万美元，而不是1500万美元。虽然仍有相当大的差距，但成本正在下降。在运营商方面也有问题。

这个过程本身更简单。步骤更少，但这并不意味着这些步骤很容易。这些步骤非常敏感，目前的制造业产量可能低于PERC，但仍有很大的增长和改进空间。

从原材料的角度来看，银是生产异质结电池和其他电池最昂贵的东西。从历史上看，异质结使用了大量的银，这实际上会提高电池的成本。

Smartwire Meyer Burger技术的银消耗量更低，并且有一个非常清晰的路线图来大幅降低银的消耗。所以成本会随着时间的推移而降低。显然，我们并没有特别推荐Meyer Burger作为一家公司，但改变电池金属化的技术可以帮助减少银的使用量。达到每个电池50毫克的目标 — 大约是目前使用量的，这可能是现实的。

记者

那么，你对什么样的电池和组件技术特别感兴趣?

Meydbray:从大约2009年到现在，晶体硅电池的效率稳定地以每年大约0.6%的速度增长，这是惊人的。我们观察到效率曲线稳步上升。以这种速度继续攀升需要在未来几年内尽可能多地从PERC中挤出效率。

接下来，大致到2020年中期，向钝化触点和异质结组合的广泛过渡可能会将效率提升至约25%。转换到IBC或背接触，这意味着将所有接触点移至背面，可以增加1%或1.5%的效率。因此，到2020年代末，基于当今的几何形状，我们预计将会看到一个500瓦的72片电池组件。这是一个很大的变化。

在21世纪30年代，你可能需要引入像钙钛矿串联电池这样的新型材料来实现35%的电池效率和40%的电池效率。这些技术在R&D已经发展得很好了。我认识的每个电池和组件公司都在积极研究某种钙钛矿或串联电池。

串联电池基本上是一种普通的太阳能电池，上面有一个串联电池。虽然他们还没有为今天的黄金时段做好准备，但我认为十年后他们可能会做好准备。

钙钛矿串联的一个非常好的底部电池是异质结。由于钙钛矿的性能特点，它比其他技术更适合。因此异质结还有另一个长期广泛的应用。

记者

哇。这很奇怪，因为异质结实际上已经是三层电池。所以你说的是真正的四层电池如果你用…

Meydbray:异质结是多层的，但它是一个单元，对吗?使用异质结作为顶部电池的基底，顶部电池可以是丝网印刷的钙钛矿或其他材料。但不一定是钙钛矿。人们还在研究其他材料。但这就是我们如何达到35%的电池效率和600瓦的组件。

记者

你认为有关电池和组件技术有什么重要的东西我们还没有谈过吗?

Meydbray:在太阳能产业快速发展的最近一段时间里，效率的提高都归功于BSF电池。铝BSF是一种非常简单的电池结构，非常稳定。

接下来是PERC的转变。我们看到了新的退化行为，不仅仅是退化，还引入了亚稳定性，这意味着它们实际上可以得到改善。现场可能会发生一些降解行为和一些再生。所以这些新的电池技术从根本上说可能不太稳定。

底层电池技术需要更彻底的检查。工厂中使用的一些稳定技术必须随着电池效率的提高而发展——它们也不一定是静态的。我想现在有更多的活动部件了。当然，在降低成本方面总有一些标准问题。当我们从原材料获利时，会对现场性能和可靠性产生影响。

很多人正转向更薄的玻璃。很多人也开始使用薄晶片。这意味着对电池缝隙更敏感。人们正从焊料转向ECA或导电胶，因为它们是这些新技术中的一部分。有一百万种不同的导电胶，其中有些只是没有焊料的相同性质。随着这些新技术的引入，随着这些新技术的引入，组件将来会以不同的方式退化。