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低成本異質(zhì)結(jié)技術(shù)解密
日期:2022-03-25   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:simaran_sxj 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今,異質(zhì)結(jié)技術(shù)因?yàn)樵诩夹g(shù)、產(chǎn)品性能及應(yīng)用領(lǐng)域等方面優(yōu)勢(shì)顯著且降本路徑清晰,被廣泛認(rèn)為是下一代的主流技術(shù)。從異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)業(yè)化角度看,技術(shù)已經(jīng)較為成熟,隆基公司公布的硅基異質(zhì)結(jié)電池(HJT)轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄高達(dá)26.3%,國(guó)內(nèi)幾條異質(zhì)結(jié)產(chǎn)線量產(chǎn)效率部分也能突破25%,而成本居高不下,成了制約異質(zhì)結(jié)發(fā)展重要因素。
 


 
降低成本是異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵

太陽(yáng)電池成本框架中,可分為硅片成本和非硅片成本。目前異質(zhì)結(jié)電池使用的N型硅片厚度普遍在140um左右,由于異質(zhì)結(jié)電池技術(shù)可以使用薄片,隨著硅片切片技術(shù)的進(jìn)步,異質(zhì)結(jié)電池可降到120微米以下,如100μm至120μm的薄硅片,所以,在硅片成本部分,異質(zhì)結(jié)電池的硅片成本將低于PERC電池,顯著優(yōu)于PERC電池。

因此,成本的差距主要集中在非硅片成本部分,進(jìn)一步分解,則是因?yàn)楫愘|(zhì)結(jié)電池使用的低溫銀漿成本過(guò)高。根據(jù)測(cè)算,目前雙面印刷低溫銀漿的異質(zhì)結(jié)電池銀漿成本約為0.2元/W,明顯高于PERC電池銀漿成本。低溫銀漿是絲網(wǎng)印刷工藝的關(guān)鍵材料,銀漿用量大、成本高昂,在異質(zhì)結(jié)電池成本中,低溫銀漿占據(jù)總成本的比重約為20%,占電池片非硅片成本比重超50%,低溫銀漿的成本降低對(duì)于異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)業(yè)化的重要性不言而喻。

降低銀漿的主要路徑

異質(zhì)結(jié)電池降本的路徑清晰,降低低溫銀漿成本的路徑有以下四種:

第一、降低低溫銀漿單耗?,F(xiàn)有常規(guī)異質(zhì)結(jié)電池通常采用雙面印刷方案,銀漿單耗為28mg/W,使用量較大,降低低溫銀漿的單耗是降低成本的主要路徑之一;

第二、低溫銀漿的國(guó)產(chǎn)化。全球的低溫銀漿市場(chǎng)主要被日本京都電子、德國(guó)漢高公司、美國(guó)杜邦公司等占據(jù),市場(chǎng)占有率80%以上,進(jìn)口低溫銀漿價(jià)格約8500-9500元/KG,價(jià)格昂貴。低溫銀漿國(guó)產(chǎn)化后的市場(chǎng)價(jià)格區(qū)間在6500-7500元/KG。低溫銀漿實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化后,降本幅度可超過(guò)20%;

第三、使用銀包銅等新型復(fù)合型漿料。這條路徑主要是通過(guò)工藝改進(jìn),降低漿料中的銀含量,如在漿料中添中廉價(jià)金屬銅粉等;

第四、使用電鍍銅替換低溫銀漿,徹底不再使用銀漿;使用電鍍銅工藝,可以做到免銀漿,電鍍銅的價(jià)格相比于低溫銀漿具有巨大的優(yōu)勢(shì)。

幾種降本路徑的問(wèn)題點(diǎn)

以上降低低溫銀漿成本的幾種路徑發(fā)展并非齊頭并進(jìn),每一條路徑都有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)存在,但是有些路徑的劣勢(shì)也一樣明顯:

1、降低銀漿使用量

該條路徑是通過(guò)主柵圖形的優(yōu)化設(shè)計(jì)和細(xì)柵的細(xì)線化等,來(lái)降低低溫銀漿的使用量,這是目前降低銀耗的主要方式。但僅靠不同網(wǎng)版的設(shè)計(jì)與優(yōu)化,降低銀漿耗用量有限,目前最優(yōu)網(wǎng)版設(shè)計(jì),每瓦的銀漿耗用量也需要28mg,降本的幅度不大。

但該降本路徑的發(fā)展近期有了重大突破,金石能源推出的低銀耗技術(shù),將低溫銀漿的使用量降低的技術(shù)推向一個(gè)新高度,其低溫銀漿單耗為13mg/W,相比較于常規(guī)異質(zhì)結(jié)電池28mg/W的低溫銀漿單耗,使用量降低了50%,根據(jù)記者了解,這項(xiàng)技術(shù)并非通過(guò)網(wǎng)版設(shè)計(jì)優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

2、低溫銀漿國(guó)產(chǎn)化

國(guó)內(nèi)廠商如晶銀公司、聚和公司等,均已開(kāi)發(fā)出低溫銀漿。在國(guó)產(chǎn)低溫銀漿導(dǎo)入異質(zhì)結(jié)量產(chǎn)方面已有成功案例,2021年,福建鉅能電力有限公司使用國(guó)產(chǎn)低溫銀漿生產(chǎn)的HJT電池超過(guò)1000萬(wàn)片,約60MW,經(jīng)過(guò)批量化生產(chǎn)驗(yàn)證,充分證實(shí)了國(guó)產(chǎn)低溫銀漿大規(guī)模應(yīng)用量產(chǎn)成功。但是,國(guó)產(chǎn)低溫銀漿替代進(jìn)口低溫銀漿尚需時(shí)日。

3、使用銀包銅復(fù)合型漿料

銀包銅技術(shù)是用銀覆蓋銅,通過(guò)不斷調(diào)整銀與銅的摻雜比例以提高光電轉(zhuǎn)化效率。銀包銅技術(shù)主要是降低低溫銀漿中銀粉含量,用銅粉替代部分銀粉,通過(guò)降低銀粉的使用量來(lái)降低低溫銀漿成本。

該條路徑的主要問(wèn)題在于產(chǎn)品的性能具有不確定性,摻雜了銀和銅兩種不同金屬,銀包銅粉的品質(zhì)決定了低溫銀漿的性能,直接影響到銀包銅材質(zhì)的可靠性,此外,銀包銅的穩(wěn)定性和長(zhǎng)期可靠性都有待進(jìn)一步驗(yàn)證,市場(chǎng)接受程度并不高。

4、電鍍銅工藝

最大的優(yōu)勢(shì)便是使用金屬銅代替部分或全部的金屬銀,材料成本價(jià)格低廉,且雙面金屬化可以同時(shí)完成。電鍍銅成本優(yōu)勢(shì)明顯,但是工藝劣勢(shì)也明顯,主要在于工藝流程比傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷工藝更長(zhǎng),設(shè)備投資成本高,根據(jù)估算,每GW需超過(guò)1億以上的投資。此外,電鍍具有嚴(yán)格的污染物排放標(biāo)準(zhǔn),環(huán)保壓力大,隨著環(huán)保政策的加緊,電鍍項(xiàng)目的審批將更加困難。

從以上各路徑的發(fā)展現(xiàn)狀看,低銀耗技術(shù)是降低成本最有效方案,金石能源的低銀耗技術(shù)降本效果最為突出。



低銀耗質(zhì)結(jié)技術(shù)解密

據(jù)悉,低銀耗異質(zhì)結(jié)技術(shù)采用背面PVD鍍銅層,是金石能源的一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)。該技術(shù)與銀銅混合的“銀包銅”工藝完全不同,在材料開(kāi)發(fā)和制作工藝方面,其采用“正面銀漿、背面鍍銅”方案,做到了正面使用低溫銀漿,背面采用PVD鍍銅層技術(shù),僅需保留少量背面細(xì)柵,大幅度減少了銀漿的使用量。電池的低溫銀漿單耗僅為13mg/W,柵線電極成本可降至0.09元/W。


該技術(shù)采用的是PVD銅和ITO同時(shí)鍍膜,可在同一條PVD線上實(shí)現(xiàn),工藝簡(jiǎn)單,不需要任何的電鍍工藝,也沒(méi)有相關(guān)環(huán)保問(wèn)題,且是在現(xiàn)有PVD設(shè)備上開(kāi)發(fā)出來(lái),生產(chǎn)流程簡(jiǎn)潔,良品率高,更容易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。背面PVD鍍銅層工藝可使金屬銅與銀漿電極的接觸電阻的控制達(dá)到平衡,而不影響效率,量產(chǎn)工序簡(jiǎn)單。

隨著國(guó)內(nèi)諸多企業(yè)紛紛投資異質(zhì)結(jié)項(xiàng)目,異質(zhì)結(jié)電池產(chǎn)業(yè)化之路已經(jīng)開(kāi)啟,有效的降本必是產(chǎn)業(yè)化之路上必須清除的最大障礙,而正如以上的分析,降低低溫銀漿成本是重中之重。

從目前各降低成本路徑發(fā)展現(xiàn)狀看,金石能源的低銀耗技術(shù)使低溫銀漿使用量降低到了13mg/W,成本大幅降低,成為了降本最優(yōu)的選擇之一。不僅于此,金石能源提供的低成本異質(zhì)結(jié)方案——“低銀耗技術(shù)+國(guó)產(chǎn)低溫銀漿+120μm薄硅片”,結(jié)合了多重降本路徑,使產(chǎn)品已然具有很強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力:

使用PVD銅的低銀耗技術(shù)后,HJT電池非硅成本為0.25元/W,在非硅成本上約比PERC電池高0.07元/W,但當(dāng)使用120μm薄硅片時(shí),HJT的硅成本要比PERC電池低0.07元/W

綜合成本(硅+非硅)上,HJT電池的成本已與PERC電池相當(dāng)。成本的大幅降低,將是異質(zhì)結(jié)電池規(guī)模產(chǎn)業(yè)化邁出的一大步。 
 
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