东方日升赵国镱:异质结+钙钛矿叠层未来功率有希望突破1000W

来源:索比光伏网发布时间:2024-01-22 16:39:46

1月10日,索比光伏网主办的第二届光能杯·创新分享会在苏州盛大召开。会上,众位大咖围绕新技术、新产品、新模式三大主题展开讨论,并对2024年年度创新产品作出表彰。

东方日升高级产品经理赵国镱表示,2023年,东方日升第四次刷新世界纪录,将异质结组件功率推到741.456W,异质结产能达27GW。在功率保持率方面,异质结是唯一一款30年功率保持率在90%以上的产品。相比PERC,异质结发电量的增益可以做到5%-6%,相较于TOPCon,异质结发电量增益能做到1.5%-3%,在温度高的地区,增益效果更加明显。从整个电池技术的发展路线来看,异质结作为钙钛矿叠层的基底电池,未来功率很有希望突破900W、1000W,所以想要做好叠层电池一定要先做好异质结。

以下为嘉宾发言实录:

各位领导、专家,大家上午好。

前面各位讲得非常专业,也很深入,但讲得基本都是TOPCon方面的部分,也有讲到设备方面的部分。我这里跟大家讲一下目前东方日升异质结的最新进展。

简单介绍一下,东方日升1986年成立,2002年进军光伏行业。2010年上市,2016年跻身于光伏组件第一梯队。在而后的2021年、2022年,连续两年取得全球异质结出货量第一的成绩。在刚刚过去的2023年,我们第四次刷新了世界纪录,把异质结组件功率推到741.456W的水平。

日升主要的业务之一是光伏,它的上下游产业链配套布局也比较早。近两年,日升在储能方面的发力也比较大,这两年发展得很好。

整个2024年,日升八大基地的产能规划是48GW,其中有27GW是异质结。大家刚才都在讲TOPCon,我们这边的27GW都是异质结,21GW是PERC和TOPCon的合并产能。同步,我们规划了40GW的电池产能。

从另一维度来看,国外可能对碳足迹的要求比较高,特别是欧盟CBAM的碳关税机制,2023年10月已经进入了过渡期。国内在很久之前,就已经设置了碳交易试点。随着碳交易市场越来越成熟,我们认为未来光伏产品重要的竞争点是低碳足迹,在高效的同时,能够保持低碳足迹,这也是为什么日升的产品能覆盖90个国家和地区的原因之一。

简单看一下历史数据,累计历史出货量76GW,累计发电量3500亿度。2023年的数据还没有披露,2022年的整体营收是接近300亿元。

基于以上背景,东方日升提出“双轮驱动”产品战略。一方面,通过持续的科技创新、技术创新进行产品提效;另一方面,将低能耗、低碳排作为碳中和时代的突破口。由此,东方日升推出异质结伏曦组件,具备高效和低碳两方面的特点。它的理论值能够做到28%以上,目前日升的量产效率在25%-26%。

从整个电池技术的发展路线来看,异质结作为单p/n结的技术终点,拓展性比较好,未来它和钙钛矿、薄膜技术结合起来形成叠层电池,相率将达到30%以上。我们也知道,异质结和其他类型的电池技术已经共存了很多年,但一直得不到很大的普及,原因是成本一直没有得到很好地改善。目前日升在材料、封装方案方面,运用了多项创新技术,将着重改善成本问题。

在基于n型硅的技术路线上,与异质结一同呼声较高的,还有TOPCon、HBC。毫无疑问,大家都知道目前TOPCon市场占比最高,原因是因为TOPCon相比于异质结而言,对于原有的PERC产线具备更好的兼容性。目前全球还有海量的PERC产能,其中很大一部分,都可以通过改造,快速转换为TOPCon的产能。在此基础下,我们可以看到市场中的TOPCon占比还是非常高的,但是以产能增速来看,这几年异质结的增速非常快。

我们罗列了各类电池的工艺流程,基于IBC的工艺流程是最为复杂的,而IBC、TOPCon、异质结,各自的提效方式有所不同。TOPCon主要是通过优化钝化结构来提效;异质结是通过改善p/n结的同时来优化钝化结构;但IBC则是完全不同的方向,是通过改变电极结构来提效,通过将电池的正负极全部放置于背光面,提升正面的受光面积,进而达到提效的目的。它的正负极在背面形成了相互交错的布局,所以它的工艺流程最为复杂。而TOPCon和PERC是比较接近的,它们之间最主要的区别是氧化硅、微晶硅、非晶硅,微晶硅退火过程结构发生改变,转化为多晶,最终与氧化硅共同形成隧穿氧化层钝化,当然这个过程主要是实现背面钝化,其他的工艺和PERC是基本相同的。作为组件厂商来说,在栅线数量、电池尺寸一致的情况下,二者基本可以实现互相兼容。但TOPCon完全不同,正背面基本对称,所以它的工艺流程是最为简单的,核心步骤和PERC也是完全不同的,它的核心步骤是非晶硅、微晶硅和TOC膜的制备。

与PERC产线不兼容,对组件厂商来说就意味着你的初始投资成本会很高。在过去很长一段时间,异质结生产设备都需要依赖进口,但这个问题在生产设备逐步国产化之后会得到解决。另一方面,由于异质结产能的扩大,初始投资成本也会随着随之而来的规模效应将进一步摊薄,目前异质结设备从两三年前的5亿元/GW下降到现在的3.5亿元/GW。

除了设备问题之外,传统的异质结还受到两方面问题的制约。

一是非晶硅薄膜不耐受高温。这方面的问题,日升通过自有专利的声连接、无应力串联技术,规避传统高温焊接对异质结电池造成的损伤。我们采用半棒工艺,在规定环节实现封片,避免高温激光切半造成的切片损失。另外是异质结银浆耗升带来的成本问题,日升做的电池片的纯银用量<9mg/W。综合以上两点,主要是由于异质结对低温工艺的要求,造成成本提升、技术难度增加。异质结应用创新技术后,低温工艺将不再是减分项,而是加分项,更低的制程温度意味着更低的能耗和更低的碳排,结合它在效率、温度系数、老化衰减方面的巨大优势,解决完这些问题之后的异质结,将是非常完美的技术路线。

这是目前日升实际量产的效率,110μm的硅片制备的电池片在95μm,最佳批次的平均效率是25.8%,冠军的电池片效率在26.1%。

异质结的电池结构相对来说正背面比较对称,除了最下面的高效、低衰等几个优势之外,还想再提几句。因为异质结最外层的薄,它是天然金属膜,作为钙钛矿叠层的基底电池来说,我们认为,想要做好叠层电池,一定要先做好异质结电池。

在异质结电池中,我们应用了自有的专利技术:0主栅电池,超薄电池,纯银用量,声连接,无应力,低温串联技术,其实类似于SWCT智能焊带。

在电池成本中,硅片成本是占大头的,所以光是在电池片减薄方面,异质结就有很大的降本空间。当然,所有的电池片都能做减薄,PERC可以做到150μm,TOPCon可以做到130~140μm,异质结很轻松就能做到120μm。日升采用的是110μm硅片制备电池片,最终成型的电池片在95μm。

日升开创了声连接技术,在室温25℃下可以实现互联,解决了串焊难的问题。

HJT技术路线,在规定环节实现分片,减少切片损失。

封装材料部分,传统的异质结还存在两方面的问题,一是UV老化,二是传统异质结的TCO膜与传统胶膜之间粘接力较差的问题,可以通过封装材料解决。当然日升通过定制的封装材料,解决了这部分的问题。

所有异质结的产品,都是基于210mm尺寸做的,有利于上下游产业链的整合。

我们还采用了钢边框材料。钢边框相对于传统的阳极氧化铝合金,它的整体碳足迹能够降低77%。在此基础上,它的抗撕裂性能可以提升30%,比如传统铝合金,在台风天或极端天气下,短边距容易撕裂。我们采用了钢边框,我们做了拉拔测试,传统的铝合金可以扛住7800N,我们可以扛10000多N,所以它的应用范围和场景更多。

基于以上部分,我们做出了技术应用和突破,最终推出了这款异质结伏曦组件。

除了以上介绍的数据之外,在这里我想请大家重点关注功率保持率。异质结是技术路线中,唯一一款30年功率保持率在90%以上的产品。在电站,户外要25~30年的时间,功率保持率越高,意味着发电量和增益就越高。

从全球来看,相比于PERC和TOPCon,我们做了大量的对比。相比PERC,异质结发电量的增益可以做到5%-6%。相较于TOPCon,它的增益能做到1.5%-3%。优异的温度系数,在温度高的地区,效果更加明显。

经济测算方面,在同一项目中,由于异质结高功率的优势,在同一项目中它所用到的组件数量、组串数量、装机数量、支架数量、线缆长度、工程量等各方面,都有很大的减少,最终异质结的BOS成本将会有大幅度降低。

目前日升基于异质结,也做了钙钛矿叠层。我们认为,未来基于异质结所做出来的钙钛矿叠层,它的效率做到900W、1000W的问题不大,是有可能实现的,我们一直在往这个方向努力,也请各位关注我们在这方面的技术突破。

从杭州西站的屋顶,再到水面,我们异质结产品的覆盖面是非常广的。

分享就到这里,谢谢各位。



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