進入2024年來,光伏行業(yè)基本走出了持續(xù)三年左右的182與210尺寸之爭(182*210的矩形片成為行業(yè)主流尺寸,也為主要廠家所接受),當(dāng)下n型TOPCon,異質(zhì)結(jié)與BC電池的技術(shù)路線之爭成為熱點。從本質(zhì)上說,電池路線之爭比尺寸之爭顯得更有意義,更能推動行業(yè)技術(shù)進步與健康發(fā)展。
在這里,筆者從技術(shù)本身出發(fā),試圖以一種相對客觀公正的角度來談?wù)剬θN電池技術(shù)路線之爭的看法。
首先,n型TOPCon毫無疑問已經(jīng)占得先機,成為當(dāng)下的主流。TOPCon在2022年開始大規(guī)模量產(chǎn),截止2024年底,已經(jīng)占據(jù)了70%左右的市場份額,大多數(shù)頭部企業(yè)都選擇了這條技術(shù)路線。目前TOPCon在成熟度、成本、可靠性方面占據(jù)全面優(yōu)勢,尤其在去年行業(yè)全面導(dǎo)入激光輔助燒結(jié)(LECO)工藝后,TOPCon的效率顯著提升,和異質(zhì)結(jié)的效率差距明顯縮小,且激光輔助燒結(jié)也一定程度上有利于TOPCon推出單玻產(chǎn)品并實現(xiàn)材料端的進一步降本。綜合來看至少3年以內(nèi),TOPCon的主流地位難以撼動。但如果說5年之內(nèi)TOPCon是否都會是主流,筆者認(rèn)為目前還不好下結(jié)論,畢竟光伏行業(yè)從來就很難準(zhǔn)確預(yù)測五年以后的事情。TOPCon的主要問題,筆者認(rèn)為有兩點,一是下一步繼續(xù)大幅提效的難度明顯增大,正面局部多晶硅鈍化(Poly Finger)的工藝難以量產(chǎn),二是TOPCon的高溫工藝決定了其能耗高,相對碳排放值較高。
再來看異質(zhì)結(jié)技術(shù),客觀地說,這一年異質(zhì)結(jié)的進展不太盡如人意(實際出貨量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于TOPCon),效率上被TOPCon追得很緊,成本仍然相對較高,而異質(zhì)結(jié)的薄硅片降本的優(yōu)勢,隨著硅料價格的急劇下降變得微乎其微,同時異質(zhì)結(jié)的可靠性還需要進一步優(yōu)化。銀包銅、0BB、轉(zhuǎn)光膠膜三種技術(shù)對于異質(zhì)結(jié)的降本提效而言,都是必須要做才可以的,但三種技術(shù)疊加對量產(chǎn)成熟度與可靠性的挑戰(zhàn),還需要時間來驗證。異質(zhì)結(jié)是一個從物理學(xué)角度很完美的技術(shù),工藝流程簡單,結(jié)構(gòu)高度對稱,雙面率與溫度系數(shù)的優(yōu)勢(體現(xiàn)在發(fā)電量上增益)明顯。未來異質(zhì)結(jié)效率的提升空間依舊較大,如銅電鍍工藝的實現(xiàn)、微晶的工藝進一步優(yōu)化、靶材的進一步優(yōu)化等。異質(zhì)結(jié)當(dāng)下最緊迫的任務(wù)就是進一步降低成本,無論是電池工藝上還是組件工藝上,繼續(xù)提升產(chǎn)品的可靠性。如果在半年內(nèi)異質(zhì)結(jié)能夠在這兩方面有明顯的進展,那么異質(zhì)結(jié)的未來仍然值得期待。
最后再來看BC,筆者個人認(rèn)為,BC本質(zhì)上就是一種背面接觸的電池結(jié)構(gòu),基于PERC,TOPCon,異質(zhì)結(jié)的技術(shù)都是可以做出BC電池的。BC電池的優(yōu)勢也非常明顯,首先因為正面沒有柵線的遮擋,正面效率自然會相對更高,再考慮到更好的正面鈍化效果,相對TOPCon實現(xiàn)0.3%-0.5%的效率提升是很容易的。其次,BC的外觀更加好看,在分布式上尤其是戶用屋頂上受歡迎程度更高。最后,BC電池的特性決定了組件上每塊電池都可以實現(xiàn)反向偏置(類似旁路二極管的功能),從而在陰影遮擋的情況下,BC組件的發(fā)電優(yōu)勢非常明顯(理論上這種情況下實現(xiàn)5-7%的發(fā)電增益不是問題)。但同時,BC電池面臨的挑戰(zhàn)也非常大,首先BC的特殊工藝決定了電池良率偏低,成本更高;其次BC組件的全背面焊接,很容易造成電池翹曲,所以BC電池也不得不采用更厚的硅片,但電池翹曲與組件長期可靠性的影響仍然需要時間驗證;第三,也是BC組件在地面電站面臨最大的挑戰(zhàn),BC的全背面結(jié)構(gòu)注定了BC電池的雙面率更低,目前常規(guī)BC組件的雙面率大概不到60%,即使采用0BB工藝,組件雙面率也難以達到65%,相對于TOPCon組件80%左右和異質(zhì)結(jié)組件85%左右的雙面率,BC組件背面發(fā)電的劣勢明顯,在現(xiàn)階段的電站度電成本計算模型下,BC正面效率的提升難以彌補背面發(fā)電的損失。因此,下一階段BC最主要的任務(wù)一是降本,二是想辦法提升雙面率。
最后,再說下三種組件的發(fā)電性能。筆者認(rèn)為,決定一種組件發(fā)電性能的主要參數(shù)不外乎溫度系數(shù)、弱光性、雙面率、工作溫度、IAM特性這幾點。異質(zhì)結(jié)組件本身在溫度系數(shù)、雙面率、弱光性方面具有天然的優(yōu)勢,因此,在相同邊界條件、不考慮額外遮擋的客觀評估場景下,成熟的異質(zhì)結(jié)組件的發(fā)電性能應(yīng)該是比TOCon更好的,基于溫度、輻照度的差異,異質(zhì)結(jié)相對于TOPCon有1-2%的發(fā)電增益是可能的。而BC電池,如果基于TOPCon工藝,其理論上溫度系數(shù)、弱光性和工作溫度和傳統(tǒng)的TOPCon不會有本質(zhì)差別,但由于BC雙面率更低,所以在不考慮陰影遮擋情況下,BC的發(fā)電應(yīng)該是不具備優(yōu)勢的;同樣基于異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的HBC對比傳統(tǒng)異質(zhì)結(jié)也是相同結(jié)論。但如果有陰影遮擋的情況下,BC組件的發(fā)電優(yōu)勢應(yīng)該是很明顯的。另外一個有意思的話題,建議行業(yè)可以深入研究下,那就是正面沒有柵線遮擋的BC電池,其IAM性能相對于正面有柵線的電池到底是更好還是更差。一方面電池柵線在斜角照射的時候會有一定的陰影,對IAM性能起到不利的影響,另外一方面,電池柵線在斜角的時候也會反射一部分光線到組件上,對IAM性能提到提升作用。到底這兩個因素誰對IAM的影響更大,行業(yè)可以專題研究下。
筆者認(rèn)為,三種技術(shù)相互競爭、相互促進,有利于行業(yè)的更好發(fā)展,但不同路線間的相互攻擊和傾軋并不可取。光伏行業(yè)終于走出了持續(xù)三年多且相對無聊的尺寸之爭,回歸到以電池技術(shù)路線為核心的技術(shù)路線之爭,這肯定是好事。希望有更多客觀、以技術(shù)原理和科學(xué)設(shè)計的實驗數(shù)據(jù)為依據(jù)的討論或爭論,而不僅僅是泛市場宣傳化的論戰(zhàn)充斥媒體。至于未來誰會成為真正的主流技術(shù),建議還是更多交給時間、交給市場去評判??傊?,技術(shù)進步是光伏發(fā)展的持久核心動力,更多的技術(shù)競爭會更好地促進行業(yè)的健康發(fā)展。
原標(biāo)題:閑談TOPCon、異質(zhì)結(jié)、BC電池的技術(shù)路線之爭