三減一增，全面解析異質(zhì)結(jié)電池組件降本路徑

從2020年我國(guó)首次明確提出“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)時(shí)起，能源綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展不斷加速，以光伏、風(fēng)電為代表的可再生能源應(yīng)用規(guī)模不斷提升。

截至今年三季度末，全國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)規(guī)模超過(guò)358GW，在電力裝機(jī)、發(fā)用電量中的占比不斷提升。放眼全球，超過(guò)130個(gè)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)制訂了明確的“碳中和”時(shí)間規(guī)劃，覆蓋了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。顯然，“碳中和”發(fā)展理念已經(jīng)成為全球共識(shí)，光伏全產(chǎn)業(yè)鏈都將從中受益，已有多家研究機(jī)構(gòu)對(duì)未來(lái)市場(chǎng)規(guī)模給出樂觀預(yù)期。

值得注意的是，隨著光伏項(xiàng)目日益增多，土地資源逐漸緊缺，對(duì)高效電池、組件的需求不斷增加，越來(lái)越多的項(xiàng)目開始選用n型高效雙面組件。在n型諸多技術(shù)路線中，HJT憑借更少的生產(chǎn)工序、更高的背面率、更低的溫度系數(shù)，成為許多電站投資企業(yè)、電池組件龍頭和設(shè)備制造商關(guān)注的重點(diǎn)。國(guó)家太陽(yáng)能光伏產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)中心(CPVT)實(shí)證數(shù)據(jù)顯示，與P型PERC雙面組件相比，n型HJT雙面組件單瓦發(fā)電量增益全年平均增益3.68%，最高日可達(dá)6.71%;在多個(gè)輻照度區(qū)間內(nèi)，異質(zhì)結(jié)組件的單瓦發(fā)電量增益明顯。

當(dāng)前，HJT電池、組件的設(shè)備投資和生產(chǎn)成本仍然較高，降本空間巨大。在11月11日舉行的異質(zhì)結(jié)創(chuàng)新技術(shù)成果分享會(huì)上，多家企業(yè)合力創(chuàng)新，提出了“三減一增”的降本方案，讓異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品應(yīng)用有了更多想象空間。

銀包銅技術(shù)減少銀漿消耗

與高溫正銀相比，異質(zhì)結(jié)低溫銀漿起步較晚，技術(shù)不夠成熟，還存在耗量大、印刷速度低、線性寬等痛點(diǎn)。技術(shù)人員介紹說(shuō)，以M6尺寸為例，異質(zhì)結(jié)銀漿產(chǎn)線耗重140-150mg/片，是同尺寸PERC電池的兩倍左右。此外，由于光伏對(duì)白銀的需求持續(xù)快速增長(zhǎng)，但白銀儲(chǔ)量有限，2021年白銀價(jià)格上漲了22%，持續(xù)上行壓力較大，甚至已成為制約異質(zhì)結(jié)電池發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。

針對(duì)上述問題，晶銀新材提出了印刷細(xì)線化、銀包銅替換兩大主攻方向。技術(shù)總監(jiān)洪瑋表示，晶銀推出了新一代正面細(xì)柵漿料HC589系列和新一代背面細(xì)柵漿料HD589系列，采用了全新的銀粉設(shè)計(jì)，匹配優(yōu)化后的有機(jī)體系，接觸和印刷性能大幅提升，可實(shí)現(xiàn)300mm/s以上高速印刷，也可做到線型線寬窄、高度低的特點(diǎn)，滿足背面低濕重的要求。得益于優(yōu)異的印刷性能，新一代漿料適用于超細(xì)線無(wú)網(wǎng)結(jié)網(wǎng)版批量印刷，可以兼顧降本和提效。目前，采用這一漿料的產(chǎn)品已通過(guò)2倍IEC可靠性測(cè)試，并實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。

銀包銅替換方面，洪瑋表示，現(xiàn)代工藝多采用絡(luò)合劑來(lái)絡(luò)合游離的銀離子，提高銀離子的絡(luò)合常數(shù)，搭配銀包銅粉工藝，可以保證鍍層的均一性、穩(wěn)定性以及包覆率。他介紹說(shuō)，50%銀含的銀包銅細(xì)柵已進(jìn)入批量量產(chǎn)，在多家客戶的實(shí)證電站中運(yùn)行，目前無(wú)異常;43%銀含的銀包銅細(xì)柵正背面替換純銀細(xì)柵，已經(jīng)在客戶端通過(guò)4倍IEC可靠性測(cè)試，正在進(jìn)行5倍測(cè)試。他強(qiáng)調(diào)，希望通過(guò)銀包銅漿料的使用，讓HJT電池低溫漿料成本降低40%以上。

0BB方案減少主柵線銀耗

邁為股份董事長(zhǎng)周劍介紹，目前主流廠商HJT組件單瓦銀漿用量約為18mg，其中約8mg都用在主柵線上。如果能去掉主柵線，銀漿用量自然會(huì)大幅縮減?！翱紤]到保留細(xì)柵線后還要完成一部分焊接工作，我們對(duì)0BB異質(zhì)結(jié)組件提出了每瓦銀漿耗量12mg的目標(biāo)，但這并不是數(shù)學(xué)計(jì)算那么簡(jiǎn)單，對(duì)工藝提出了極高的要求?！?/p>

他解釋說(shuō)，邁為沒有選擇常規(guī)的層壓焊接方式，為了保證焊接可監(jiān)控，選擇串聯(lián)動(dòng)作和合金化動(dòng)作同步實(shí)現(xiàn)，成串即可通過(guò)EL進(jìn)行電性能接觸評(píng)估，消除同類技術(shù)由于合金化動(dòng)作后移帶來(lái)的質(zhì)量隱患。這一方案的焊接溫度只有180℃，由膠水承擔(dān)拉力功能，焊帶與細(xì)柵焊接承擔(dān)導(dǎo)電功能，焊帶與柵線接觸形態(tài)貼近性更好，焊接點(diǎn)飽滿，過(guò)程監(jiān)控常規(guī)化，更早發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)工藝風(fēng)險(xiǎn)，從而提高了產(chǎn)品可靠性。

大尺寸、薄片化減少硅料用量

當(dāng)前，硅片切割環(huán)節(jié)主要呈現(xiàn)大尺寸、薄片化、細(xì)線化、柔性化、智能化等特征，通過(guò)減少硅片用量、提高產(chǎn)品良率來(lái)降低生產(chǎn)成本，這無(wú)疑對(duì)全產(chǎn)業(yè)鏈信息協(xié)同和智能化制造提出了更高的要求。

對(duì)于上述趨勢(shì)，高測(cè)股份技術(shù)總工邢旭指出，在各種技術(shù)路線中，異質(zhì)結(jié)的薄片化進(jìn)程最快。當(dāng)P型硅片還在使用155μm、150μm厚度時(shí)，異質(zhì)結(jié)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)120μm硅片規(guī)?；慨a(chǎn)，更薄硅片方案也已進(jìn)入研發(fā)階段。作為全球硅片領(lǐng)域創(chuàng)新者，公司始終堅(jiān)持以研發(fā)創(chuàng)新為公司核心競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新，公司已建立形成包括3項(xiàng)核心支撐技術(shù)及16項(xiàng)核心應(yīng)用技術(shù)的核心技術(shù)體系，超細(xì)金剛線的應(yīng)用也帶來(lái)了超出預(yù)期的利潤(rùn)。

考慮到異質(zhì)結(jié)電池制程和當(dāng)前組件發(fā)展趨勢(shì)，半片切割調(diào)整到硅片環(huán)節(jié)進(jìn)行。對(duì)此，邢旭表示，他們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)不影響產(chǎn)能、效率的雙棒切割，技術(shù)指標(biāo)可達(dá)到同樣水平。他強(qiáng)調(diào)，希望在研發(fā)端與多個(gè)異質(zhì)結(jié)伙伴們一起探討更薄硅片在電池、組件端應(yīng)用的可能性，也希望通過(guò)專利保護(hù)，在行業(yè)內(nèi)形成良好氛圍，為行業(yè)創(chuàng)造更高價(jià)值。

無(wú)懼紫外，光轉(zhuǎn)膜助HJT組件增效延壽

UV(紫外線)一直被認(rèn)為是光伏組件可靠性的大敵。根據(jù)美國(guó)SLAC和NREL團(tuán)隊(duì)對(duì)各種電池片在UV(紫外線)照射下的功率研究結(jié)果，暴露在紫外下，HJT電池片比其他種類的電池功率衰減更大。出現(xiàn)這種狀況的原因在于，HJT電池使用非晶或微晶硅，表面因Si-H基團(tuán)更容易遭受紫外輻照而被破壞，使得原有硅表面產(chǎn)生缺陷，導(dǎo)致組件功率刷衰減。

如何抵御紫外輻照的不利影響，充分利用光照，延長(zhǎng)產(chǎn)品壽命?賽伍技術(shù)光伏材料技術(shù)總監(jiān)李新軍博士指出，現(xiàn)有對(duì)策主要是采用截止型EPE +截止型EPE，將紫外線過(guò)濾掉，導(dǎo)致組件功率偏低，但事實(shí)上，UV本身的能量完全可以利用。

李新軍表示，賽伍推出的UV光轉(zhuǎn)膠膜，主要是在膠膜中添加雜化分子的光轉(zhuǎn)物質(zhì)(鐳博TM)，實(shí)現(xiàn)光的下轉(zhuǎn)換，可以將380nm以下的紫外光轉(zhuǎn)換成藍(lán)光，轉(zhuǎn)換效率≥95%，能量損失較小，充分利用光照資源。同時(shí)，膠膜中光轉(zhuǎn)劑的衰減速度更慢，使用年限更長(zhǎng)，50年衰減僅2%，真正實(shí)現(xiàn)“增效延壽”。他強(qiáng)調(diào)，采用賽伍光轉(zhuǎn)膠膜方案可同時(shí)滿足可靠、高效的要求，每塊組件功率可增加1.5%，單瓦發(fā)電量還能再提升0.87%?！耙蛔?00MW光伏電站，如果采用UV光轉(zhuǎn)膜組件，30年可累計(jì)多發(fā)電5700多萬(wàn)度，為業(yè)主帶來(lái)更高的投資回報(bào)。”

對(duì)于UV光轉(zhuǎn)膜的效果，德國(guó)萊茵TüV給予高度評(píng)價(jià)。技術(shù)專家高祺博士介紹，他們?cè)?個(gè)位于不同國(guó)家、不同氣候環(huán)境的實(shí)證基地中，對(duì)兩種組件進(jìn)行了測(cè)試。數(shù)據(jù)表明，使用光轉(zhuǎn)膜封裝的組件比使用截止膜封裝的組件STC功率平均高1.22%，同時(shí)，前者的發(fā)電量比后者平均高0.82%，結(jié)合實(shí)際氣象條件最高有約1%的差異。他強(qiáng)調(diào)，光轉(zhuǎn)膜封裝的組件在紫外波段下有更高的光譜響應(yīng)，這是發(fā)電量更高的重要原因。

CPVT副主任朱曉崗也對(duì)光轉(zhuǎn)膜產(chǎn)品表示認(rèn)可。他介紹說(shuō)，銀川、海南兩大實(shí)證基地4月-9月的數(shù)據(jù)顯示，在水泥地面上，高透膜、截止膜、光轉(zhuǎn)膜組件的單瓦發(fā)電量依次增加，光轉(zhuǎn)膜組件單瓦發(fā)電量比高透膜超出3.19%，比截止膜組件也高出0.9%。衰減方面，所有組件實(shí)證3個(gè)月后，PERC組件平均衰減率為0.84%，而光轉(zhuǎn)膜HJT組件的平均衰減率僅為0.30%，差距非常明顯。

作為全球領(lǐng)先的異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品供應(yīng)商和先行者，華晟新能源對(duì)各項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用表示期待。公司CEO周丹表示，2023年異質(zhì)結(jié)將走完“從0到1”的最后關(guān)鍵幾步，開始進(jìn)入從1到100的規(guī)模擴(kuò)張階段。他堅(jiān)信，異質(zhì)結(jié)必將成為新一代的主流光伏技術(shù)，華晟作為這一技術(shù)的堅(jiān)定支持者和推動(dòng)者，已投產(chǎn)產(chǎn)能2.7GW，在建產(chǎn)能10GW，全球第一。目前華晟異質(zhì)結(jié)組件的生產(chǎn)成本已經(jīng)與PERC非常接近，預(yù)計(jì)今年年底至明年年初，將實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)端產(chǎn)品與PERC打平，為異質(zhì)結(jié)商業(yè)化打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)計(jì)，到2025年，以HJT和TOPCon為代表的超高效電池技術(shù)占比合計(jì)將接近40%，到2030年有望超過(guò)75%，光伏產(chǎn)業(yè)從P型向n型過(guò)渡的步伐正逐漸加快。相信憑借“三減一增”技術(shù)方案，讓產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)形成合力，可以推動(dòng)異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品各項(xiàng)成本快速下降，期待更高效、更可靠的光伏組件能夠?yàn)槿颉半p碳”目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)貢獻(xiàn)更多力量。

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