电池组件

技术|梅耶博格详解异质结降本之路

2020-05-19 11:58:58 光伏們

异质结电池是近年来引起行业高度关注的高效技术,因其高转换效率和双面性、提效潜力高、降本空间大、工艺流程短等优势,成为行业公认的未来电池技术最具性价比的解决方案之一。因此各种提效降本的方案陆续被提出。如TaiyangNews 2019 所示各异质结厂商所发表的电池效率中,目前处于爬坡与试生产阶段的厂家仍为主流。其中大部分试生产平均效率在23%以上,产线最高效率或研发测试线(R&D)甚至达到24.5%以上,未来更有望达到25%,令人振奋的是,作为光伏先进技术解决方案全球领先的供应商梅耶博格(Meyer Burger),已经向其客户REC成功提供了600MW全球唯一全面量产的异质结生产线,产线平均效率超24%,同时组件端成本已经接近PERC技术,极具竞争力。展现出异质结电池技术的高度潜力。

而对于异质结电池技术高的转换效率外,生产成本的考量最为行业关注,本文便针对异质结电池主要降本项目加以说明和分析,希望能给读者相应的启发:

硅片薄化

N型硅片是异质结电池生产成本中所占比重最高的成本中心之一,因此利用薄化硅片以降低材料成本成为降本必要路径。由于异质结电池结构对称,加上电池工艺最高温度不超过200°C,更易于实现在量产中使用薄化硅片, 如梅耶博格 (Meyer Burger) 在2018 CSPV发表的内容中,使用硅片厚度从180um降到 120um,虽然短路电流(Isc)随厚度电池变薄而降低,但开路电压却提高,因此即便使用薄化硅片亦可维持相同电池效率,而薄化电池并再搭配智能网栅技术(SWCT™)可在组件上增加5W左右的瓦数输出。因此对于使用N型硅片异质结电池来说,藉由逐步使用薄片化硅片来达到提效降本的功能成为可能。

工艺流程简单

异质结电池的另一项优势在于工艺步骤相对简单,以梅耶博格所开发的整合沉积正反面非晶硅薄膜的 HELiA PECVD 及沉积电池正反面的透明氧化物导电薄膜(TCO)的HELiA PVD 设备来说,藉由四个主要设备来完成八个工艺步骤,使得工艺流程极大地简化,生产场地占地面积大大缩小,其工艺步骤如下:

01、制绒清洗机 :

电池正反面制绒

02、等离子体增强化学气相(PECVD)

沉积正面本征非晶硅薄膜( i-a-Si:H)和 n型非晶硅薄膜( n-a-Si:H),

沉积反面沉积本征非晶硅膜( i-a-Si:H )和p型非晶硅薄膜( p-a-Si:H)。

03、物理气相沉积(PVD)

沉积电池正反面的透明氧化物导电薄膜(TCO)

04、丝网印刷机

正面金属电极制备

反面金属电极制备

退火

测试和分档

通过梅耶博格的量产实践,由于异质结电池工艺流程短,比传统量产线減少25%车间空间需求,加上低溫工艺亦可降低电能的消耗,这对未来建置大规模量产线,可以降低厂务设施成本。而对于设备未来产能的逐步提升,亦是降低生产成本重要的环节。而异质结电亦可完美匹配做成钙钛矿硅异质结叠层电池,展现出未来异质结电池技术提效降本高度潜力。

银浆用量降低

异质结电池工艺的金属电极制备中低温银浆的材料占整个非硅成本中最高的比重,以丝网印刷5BB电池结构所需的低温银浆单片耗量超过300毫克,这约是一般PERC银浆的3-4倍,即便使用多主栅(MBB)结构,其低温银浆单片耗量亦超过150毫克,且需面临在组件中使用低温串焊工艺的挑战。而这部分由梅耶博格所使用无主栅的智能栅技术(SWCT™)在其2018 PV Cell tech 所发表资料中,其低温银浆的消耗量低于100毫克,经过量产进一步优化有望实现低于100毫克的耗量,同时在电池片串接后的整体遮蔽率也比5BB的5.5% 低到只有4.3%。加上未来栅线细线化及SWCT组件优化,有极高降本的潜力。这也正是梅耶博格异质结量产技术能够成为世界上第一个成功,也是目前为止唯一成功案例的一大主因。

驱动异质结单瓦发电成本下降,从而使异质结电池比单晶PERC电池具有更高的经济性已成为各投入异质结厂商的最重要课题。以梅耶博格 (Meyer Burger) 来说,公司长期致力于光伏行业的创新系统和生产设备解决方案的研发与产业化,不但整合异质结电池工艺技术并搭配的自动化设备,更提供智能网栅技术(SWCT™)来搭配异质结电池,成功整合电池工艺及组件技术以提高电池效率的同時以可降低单瓦发电成本,而这个方案目前已经成功在市场端批量化应用,成为市面上唯一实现真正意义上规模化批量生产兼具提效降本的异质结整体技术解决方案供应商。我们充满希望,在不久的未来,异质结技术必将被更多的制造商和市场所接受,迅速成为光伏电池和组件的下一代主流制造技术。

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