N型电池取代主流技术路有多远

来源: 中国高新技术产业导报 作者:叶伟0

图片来源:本报资料库

  本报记者 叶伟

  随着“双碳”目标的提出,光伏行业进入全新发展周期,同时也面临着进一步度电成本下降的压力。这就需要光伏行业持续的降本增效。

  但在光伏产业链降本增效中,电池效率一直是光伏行业难以跨越的一道坎。因此,今年以来国内各大光伏企业均在积极布局N型电池,并实现了较高的研发量产转换效率。

  业内人士表示,从技术路线看,目前光伏电池正面临新的技术拐点,从转换效率进步遇到瓶颈的P型主流技术路线,向转换效率更高的N型技术路线升级,N型电池有望成为下一代主流技术。

  转换效率屡破新高

  今年以来,N型电池终于迎来了高光时刻。近日,光伏企业晶科能源推出2021年旗舰产品——高效Tiger Neo组件系列。

  据了解,全新Tiger Neo采用N型TOPCon电池技术,在性能、功率、能量密度和可靠性方面全面增强,其量产输出功率最高可达620W,转换效率最高可达22.30%。

  “N型电池技术不是什么新技术,就像几年前PERC电池技术的崛起不是什么新技术,而是市场对更高效产品的需求、几年以来供应链的准备、工艺各环节的综合创新,进而达到规模化、商业化量产的要素,即克服“技术关、良率关、成本关。”晶科能源副总裁钱晶说,“此次公司发布的多款产品,得益于公司的技术积累和工艺技术的突破。”

  除了晶科能源,包括隆基股份、中来股份、普乐科技、东方日升等在内的多家光伏企业,都在加大N型电池技术的产研力度。比如,隆基宣布其N型电池效率达到25.21%;中来股份宣布其基于J-TOPCon2.0技术的N型TOPCon电池最高量产效率可达24.5%。

  “电池效率是光伏行业降本增效的主要驱动力。基于多年的研究,中来成功研发出N型TOPCon电池技术。”中来光电科技有限公司中国区技术支持经理陆建斌说,未来,高效电池技术路线将会迎来大发展,N型电池技术机会已经到来。

  钱晶说,凭借更高的效率、更高的双面率、更低的衰减和工作温度、更佳的低辐照角度,N型电池技术无疑将成为继PERC之后,下一代主流技术。

  技术优势凸显

  为什么国内光伏企业纷纷选择加大对N型电池技术的研发力度?其优势在哪里?

  “N型电池技术具有高功率、高双面率、低温度系数、低衰减等优势。”陆建斌说,通过对比N型组件和P型组件,在相同的光照条件下,N型组件相比P型组件能收获更多的额外增益;N型硅片LeTID衰减程度低于P型硅片,N型硅片所需LeTID恢复的时间低于P型硅片;由于N型材料更高的少子寿命,N型晶硅组件在弱光下表现出比常规P型晶硅组件有着更优异的发电特性。

  陆建斌表示,高溢价能力是N型电池技术最大的优势。“通过对比N型组件与P型组件,我们得出结论,在相同的度电成本下,N型组件相对于P型组件最高有0.20元/瓦的价值优势;N型组件功率每提高10W,可以带来0.021元/瓦的价值溢价。”

  普乐科技欧文凯也表示,相比P型电池,N型电池的优势主要在于高转换效率、低衰减和更低度电成本潜力。在高转换效率方面,N型电池具有杂质少、纯度高、少子寿命高、无晶界位错缺陷以及电阻率容易控制等天然材料优势,在同等光照条件下,转换的光能会更多,转换效率更高。

  “当前,P型电池效率已接近‘天花板’,成本下降或优化提升的空间也十分有限;而N型电池无论是效率的‘天花板’,还是成本的见底都还很远,TOPCon理论极限效率是28.4%,现在最高仅为25.4%。”钱晶说,不仅仅是效率问题,N型电池技术具有高双面率、低衰减、低温度系数、更好弱光性等技术特征,使得全生命周期的发电要比PERC高7%-15%。

  哪些问题待解

  对N型电池来说,高效率从来不是问题。但是,其实现规模推广应用还有一段距离。

  “N型电池量产转换效率普遍高于P型电池,目前关键问题在于N型电池生产成本高于PERC电池,”欧文凯说,N型电池非硅成本比PERC电池高,TOPCon、HJT和IBC分别高出0.1元/瓦、0.3-0.5元/瓦和0.3-0.6元/瓦。“因为N型电池主要生产设备国产化程度还不高,且售价昂贵。”

  钱晶说, 对于光伏应用来讲,成本永远是避不开的话题。“当前,N型电池生成成本要高于PERC电池。比如,N型电池生产线,个别国产设备与国际厂商比还有一些差距,硼扩散和LPCVD等关键设备依赖进口。除了设备成本外,N型电池的银浆耗量大。随着浆料价格越来越贵,两者成本差异也越来越大。”

  除了成本因素外,N型电池技术研发还存在一定难度。“光伏电池技术,是工艺、设备和材料3者的综合。抛开投资成本和生产成本问题,TOPCon/HJT/IBC等N型电池各自存在不同的技术难点。”欧文凯说,比如,TOPCon电池需要在PERC生产线上增加硼扩散、化学沉积和湿法刻蚀设备,工序加长,制程温度更高,导致良率低于PERC;沉积二氧化硅隧穿层和多晶硅层的工艺路线还没有完全定型;TOPCon银浆单耗110-120毫克/片,而相同尺寸PERC只有80毫克/片左右,银浆单耗和成本都比PERC高等。

(责任编辑:韩梦晨)

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