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光伏“内卷”背后:n型技术的爆发、混战与进化

来源:索比光伏网发布时间:2024-09-18 14:16:02作者:solarbe

随着光伏技术全面迈入n型时代,n型组件的市场份额迅速扩大。据索比光伏网统计,2022年全球n型组件出货量仅为约20GW,而2023年这一数字已增至约121GW,实现了五倍增长。预计到2024年,n型组件出货量将进一步攀升至400GW,占全球市场的80%以上。其中,n型TOPCon组件预计占比超过70%,正式成为市场主流,n型技术的发展速度远远超出人们的预期。

回顾光伏行业的发展历程,可以清晰地看到技术迭代正以惊人的速度推进。2017年以后,PERC接棒BSF电池,用五年时间将市场占比从15%提升至91.2%;而n型替代p型技术,仅用了两年。行业更加“内卷”的背后,是科技发展的必然规律,也是市场对更高效率、更低成本技术的不懈追求。

在索比光伏网主办的2023“光能杯”跨年分享会上,n型技术领军人物、一道新能CTO宋登元指出,光伏行业不存在所谓的“终极技术”。任何技术都不会停滞不前,而是在不断创新和迭代中持续发展,永无止境。

如今,我们不禁要思考:n型技术发展到什么阶段了?TOPCon的“花期”还能持续多久?下一代光伏技术究竟是什么?

根据技术生命周期(TLC)理论,一项技术的发展通常经历四个阶段:研发期、成长期、成熟期和衰退期。目前,光伏n型技术正处于从成长期向成熟期过渡的黄金阶段,市场规模持续扩大,入局企业不断增加,应用场景也日益多样化。

据电力设计院专家介绍,在下游应用环节,n型组件高效率、高功率、高双面率、高发电量、低LCOE等优势已得到广泛认可。索比光伏网统计数据显示,2024年上半年光伏组件公开招标规模超过172GW,同比增长40%。通过分析各企业的组件招标型号可以看出,n型技术已占据绝对主导地位,整体占比超过八成,部分招标中甚至已达到100%。

在产业链价格普遍下滑的背景下,n型高效产品也成为了光伏企业突围竞争的关键策略。截至目前,超过80%的企业选择n型TOPCon作为主要技术路线,不少于15家企业明确提出,2024年n型组件出货量占比超过60%,Top9组件企业中至少5家提出了70%以上的n型占比目标,最高达到90%。

与此同时,TOPCon技术领域的竞赛正在持续升温。据了解,通过采用正面接触钝化技术、正背面图形化设计、掺杂poly改性、多层材料接触钝化结构设计以及改进金属化工艺等一系列创新手段,未来TOPCon电池效率有望实现1%至2%的提升,逐步逼近29.4%的晶硅电池理论极限。

在不久前由中国光伏行业协会主办的“2024 TOPCon太阳能电池技术发展趋势研讨会”上,一道新能CTO宋登元指出,以25.5%的效率为基础,在不改变TOPCon电池结构的情况下,产业化效率提升至27.5%以上完全可行。而针对后续28%的效率目标,一道新能提出了两条技术路径:

第一,基于现有材料和结构,进一步优化电池前后面的效率。尽管背面已经实现了全面接触钝化,但目前80微米的Poly-Si膜厚度仍较大,容易导致长波光的寄生吸收,进而降低短路电流,未来将其厚度减至50微米以下有助于显著提升电流。此外,仿真研究表明,正面改进对效率的提升比背面更为显著。通过在正面引入接触钝化技术,如Poly-finger,并提升发射极方块电阻、降低金属栅线下的复合电流,可有效提高电池的开路电压和填充因子,从而推进效率的提升。

第二,研发新材料体系。现有的接触钝化技术依赖载流子选择性接触,即在TOPCon电池中,隧穿氧化物能有效选择电子作为载流子。通过研发新型选择性载流子接触材料,并结合不同功函数的材料,可以在正面实现对空穴的高效选择。这种结构被称为TOPCon/CSPC(选择性载流子接触结构),有望将效率提升至28%以上,甚至接近晶硅电池的理论极限。

对于n型技术的“下一站”,业内普遍看好基于晶硅的叠层电池技术,以突破晶硅电池29.4%的理论极限。值得关注的是,作为n型技术的领军者,一道新能自创立以来持续保持大量的研发投入。从建立国内首条n型TOPCon产品研发生产线,到在短短8个月内三次打破世界纪录,电池生产线的量产平均效率已达到26.6%。同时,公司还围绕领先的TOPCon技术,前瞻性地布局了TOPCon4.0、TBC、SCPC、TSiP和SFOS五大技术路线。

其中,TSiP叠层电池采用了开路电压超过742mV的TOPCon 4.0作为底电池,结合宽带隙、高稳定性的钙钛矿顶电池,中间界面层采用与常规界面层(如TCO或掺杂非晶硅/多晶硅材料)不同的新型界面材料,使得在降低光寄生吸收的同时,载流子传输性能得到了大幅提升。目前实验室小面积TSiP叠层电池效率已经突破了32.3%,并持续向35%的目标迈进。

宋登元强调,光伏的本质始终是一种能源,核心的产品是电,下游客户更为关注的关键是产品的性价比,即度电成本(LCOE)。根据《中国的能源转型》白皮书,我国已经建成完备的光伏全产业链研发设计和集成制造体系。目前,我国对TOPCon整线全套核心设备自主可控,在制造业规模、产业化技术水平、应用市场拓展等方面均位居全球前列,使得产线投资及电池、组件所用辅材的成本相比其他技术具有显著的经济性,有力推动了整体成本的持续下降。

n型技术凭借其低度电成本的显著优势,不仅满足了当前市场需求,还为未来的技术升级和优化奠定了基础。可以预见,n型技术具备延长生命周期的巨大潜力,将在更长的周期内持续引领市场,成为光伏行业未来发展的关键驱动力。

责任编辑:肖舟

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