捷佳伟创陈麒麟:2023年钙钛矿效率突破26%,异质结+钙钛矿成为叠层电池发展主流

来源:索比光伏网发布时间:2024-01-23 08:50:28

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。

捷佳伟创第三事业部副总经理陈麒麟表示,2023年钙钛矿效率整体突破26%,这一技术发展为整个技术产业化奠定了良好基石。当前,异质结+钙钛矿的组合是叠层电池发展的主流,这一技术发展速度非常快,效率从年初的32.5%,到年底已推升至33.9%,一年内实现了1.5%绝对效率的推升。目前,捷佳伟创可以全面布局提供给客户持续性发展的设备需求,其中创新五合一钙钛矿电池镀膜装备,可以降低设备面积需求、降低设备投资,以及完成多层膜叠加,进一步推升效率。捷佳伟创创新整合型量产设备可以带来面积降幅高达40%,设备投资降低高达30%。

以下为嘉宾发言实录:

非常荣幸大会邀请,今天沈老师、宋博士都在场。今天给大家介绍钙钛矿与叠层电池整线设备的布局,刚刚沈老师说钙钛矿要7-10年,也有人说在5-7年,也有人更乐观,说在3-5年。在技术量产之前,我们需要在3-5年内就投入相关设备的开发。一旦技术成熟,要导入到量产,我们需要有技术设备提供给客户做生产,所以一定要超前布局。

捷佳伟创是2003年成立的,到今年刚好20周年。光伏产业也是2004年正式商业化、普及化的。我们跟随着这个产业前进,早期中国光伏的装备业,一开始都是仰望国外的设备商,然后开始跟跑、并跑,到现在领跑。捷佳伟创一直在这个产业里兢兢业业地专注于光伏设备发展。目前我们总部设在深圳,有6万多平米。因为去年TOPCon的暴增,我们还外租了15万厂房用于设备的需求,现在每个月有1000台出货量。在常州也有一个新基地,现在总共有7万多平米的工业园。公司在职员工7000+,工程研发队伍1200+,专利数500+,主要产品:钙钛矿、PERC+、TOPCon、HJT整线解决方案。捷佳伟创跟其他的设备装备公司有点不一样,不管在哪一个技术时代,我们都是全线发展所有设备的。以TOPCon为例,从第一台设备到最后一台设备,都是捷佳伟创的产品。因为现在产能速度非常快,一小时可能要达到一万多片的上下料的自动化,所以跟自动化的配合需要非常紧密,自动化也是捷佳伟创的产品。工艺跟工艺之间怎么相连接?可能要通过AGV小车。不管在哪一个技术时代,捷佳伟创都会以整线发展为主。

现在捷佳伟创的布局,在线阶段是整线设备的提供商。不管是叠层还是薄膜太阳能电池,从第一道工序到最后一道工序,都是捷佳伟创的产品。目前捷佳伟创在这样的技术中,还没办法做到所谓的“交钥匙”方案,包括技术的交付保证效率。因为现在每家的结构层、钝化层都有不同的材料体系,他们是买单体,自己做合成的,会有特别的添加剂,所以目前的钙钛矿厂商一般都有自己的材料团队,我们提供相关设备,相互结合,推动产业化的进程。

刚才宋博士、沈老师也有提到产业技术的发展。从前年大概是以PERC为主,去年以TOPCon为主,这代表了两个技术的迭代,从p型的单晶硅变成了n型的单晶硅,TOPCon迭代了PERC技术,当然还在于它的性价比有提高,成本降低,效率增加,在度电成本上可以看到明显效益。未来的TOPCon还有很大的发展空间,可以达到26.5%,这是它的发展潜力。在这样的技术区块,刚才HBC、TCB,也在同样的效率区块内进行竞争,它是TOPCon的2倍到2.5倍的投资周期,这也代表了技术的风险。现在三到五年,就会有一个技术迭代,如果分得更细,每一个技术都在它的生命周期里不断自我迭代。往上走,想要超过26.5%的生产效率,就需要把BC、TOPCon的技术整合起来。刚刚沈老师也提到,HBC不会是单纯的HBC,可能是HTBC技术。再往上走,想要超过28%,在工业的生产上会更困难,所以叠层技术应运而生。现在比较受到瞩目的是钙钛矿+晶硅电池技术,所以晶硅电池不会被淘汰,而是会往上不断升级、不断进化。现在的晶硅电池厂商,几乎都有投入这个资源进行发展,目前可以看到晶硅电池跨入了30%。叠层不是一个新的概念,是一个很古老的概念,它有效率极限或成本的问题点。但晶硅电池+钙钛矿,为晶硅电池带来了新的发展方向和机遇。

(PPT图示)这是今年整个钙钛矿的发展。今年在效率上,其实有很大的突破,包括反式结构、正式结构,都可以突破26%,当然这还是在小面积的电池上。往上走,钙钛矿不同材料系统,有不同的能带,选择不同的能带,就可以做到钙钛矿/钙钛矿叠层电池,南京大学在钙钛矿/钙钛矿叠层电池上的效率可以做到29.1%。今年隆基做的钙钛矿/晶硅叠层电池突破了33.9%,我觉得他们应该有34%的电池效率目标。今年钙钛矿的技术发展,可以为整个产业化奠定非常好的基石。

捷佳伟创在钙钛矿及钙钛矿的叠层领域提供什么设备,来满足客户和产业发展的需求?我们从三个板块来说。

(1)真空装备。

管式设备:管式PECVD、管式LPCVD、管式PEALD、管式ALD、管式Diff/Oxide/Anneal。

板式设备:板式PECVD、板式Cat-CVD、板式RPD、板式PVD、板式PAR、板式ME。

(PPT图示)现在整面玻璃是大面积的,所以我们会做立式架构,虽然镀膜手法一样,但外形设计上有很大区别。因为走到叠层电池,基本上生产的基板还是硅片,目前的硅片越做越大、越做越薄,未来的缺角会更严重。

(2)湿制程装备。

包括化学制绒设备、抛光设备等。

(3)自动化智能装备。

一种是狭缝涂布机,目前我们在常州建设的是1.2×2.4m的。还有真空干燥与晶化炉,在常州也有设备。最关键的是,电池做完了,组件也做完了,我们可以通过激光的方式,让上面100多个电池自动串联在一起,需要有激光设备从P1做到P4的去边、清边设备。

这是去年钙钛矿薄膜电池发展的效率,到去年底,其实进展有点快,包括极电、纤纳、协鑫,在不同的尺寸上都有效率突破。极电在0.6×1.2m的玻璃基板上已经做到了18%的电池效率,发展速度是非常快的。

回顾整个薄膜太阳电池的发展,随着面积越大,组件的效率会越来越低。刚才有提到,薄膜太阳能电池最大的优势是电池做完,组件就做完了,但这也是它最大的致命伤,现在上面有150-180个电池,如果不分青红皂白全部串联在一起,会伴随着面积的效应,会有比较高的斜率衰退。美国First Solar的碲化镉,最早的产线是2005年,现在已经发展到了19.2%,这个斜率随着时间、工艺、材料、装备的进步,是可以放缓的。钙钛矿是非常新兴的技术,近两到三年才量产,所以这个斜率随着时间的推移会一直往上提。到今年,他们希望整个效率在0.6m×1.2m的基础上可以推升20%,在1.2m×2.4m的基础上可以往18%上推移。

整个叠层电池的发展,目前有两个清晰的路径。一个是两端点的叠层,另一个是四端点的叠层。两端点的叠层基本是以晶硅电池为主,在TOPCon或异质结的基础上做叠加,输出就是两端点的结构,电压大幅度增加,电流有部分减少,但整体总效有提升。隆基在这个基础上可以做到33.9%。刚刚也提到,两端点电池在户外的效率可能没有四端点好,但是它在系统端、组件端比较有竞争力。四端点电池基本以薄膜钙钛矿厂商发展为基础。不管是PERC、TOPCon、BC还是异质结电池,都可以叠加,各发各的电,不会互相影响。协鑫上个月的组件效率已经做到26.7%了,搭配的是TOPCon,如果搭配异质结或BC电池,这个效率有机会做得更好。

异质结+钙钛矿的发展,这也是叠层电池发展的主流。去年的发展速度非常快,从年初的32.5%,到年底已经推升到了33.9%,一年的时间,有1.5%绝对效率的推升。

整体技术的发展,捷佳伟创希望扮演什么角色?我们一如既往,不忘初心,持续做全线发展。

我们会提供三种设备架构。

1、钙钛矿电池研发线(450mm×650mm),可以做单节电池小组件,或者300mm×300mm或300mm×400mm小组件,也可以做叠层电池工艺平台,210整片可以放6片,所以选择450×650mm机台的原因就在于此。

2.百兆瓦钙钛矿薄膜电池量产线。一种是0.6m×1.2m,这是非常经典的尺寸。往上推升,过去可能有1m×2m的,但这个尺寸后面会消失,没有人会再投入,现在京东方、协鑫做的都是1.2m×2.4m的,做到这么大的尺寸,除了做薄膜电池以外,还因为要做叠层太阳能电池的发展。去年8-9月大家有一个统一规格,中版型尺寸是1134mm×2382mm,组件一定要大过它,所以1.2m×2.4m成为钙钛矿薄膜电池的必然规格。

3、百兆瓦钙钛矿叠层电池量产线,我们不会谈多宽,现在是做210半片的规划。

捷佳伟创有“五合一”设备,要有五道工序镀膜设备,我们把这五道工序镀膜设备整合成一台,可以大幅降低设备面积、设备投资,由此提高效率。这个平台,也可以兼容叠层电池的需求。

今年5月,捷佳伟创在常州将建立综合实验室,兼容单节,叠层的开发。我们希望建构这个平台,跟产学研一起合作,推动钙钛矿的发展。因为我们本身已经有异质结的研发线,再结合这样的平台,可以做叠层、单节的开发。

我们把不同工序的需求都放在“五合一”里面,完成不同的工序。当然你也可以做“四合一”“六合一”,把不同的工艺模块化,依照客户需求,可以做不同的叠加。

这是百兆瓦钙钛矿的量产线,从第一道工序到最后一道工序,我们提供完整的设备。从清洗、激光、电子传输层、空穴传输层、钙钛矿层,包括更细的修饰层、缓冲层,最后的背电极,以及P3划线、P4清边的动作都有,整体面积在2400平米。

这是叠层百兆瓦面积的需求。不管是TOPCon还是HJT,它的设备工艺会相对再精简一些。

以上就是捷佳伟创在钙钛矿上的布局和发展。

最后做一个总结。

第一,捷佳伟创在钙钛矿和叠层设备需求上,我们是全线布局的,从研发到量产,目前都提供相关设备。从单节到叠层,也提供相关的设备需求,这可以让客户在持续发展的过程中,捷佳伟创都可以做好相关服务。

第二,创新“五合一”设备,在研发需求可以降低设备面积需求、降低设备投资,以及完成多层膜叠加,把效率进一步推升。

第三,创新整合型量产设备-MAR,PAR。不管是蒸镀、PVD还是RPD,设备架构都一样,只有工艺腔体是不同的,所以未来在叠层电池的发展上,只要工艺有需求,我们就可以把两个不同的工序(结合起来),这样结合,可以让你的产线在这个设备区间中,面积降幅高达40%,设备投资降低高达30%,这是我们未来希望为客户带来的更大优势。

以上就是我的报告,谢谢。



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