纵使拉长组件转变效用,继续举行光伏发电
分类:能源资讯

一、引言

光伏技术的未来在哪里?答案当然是:更高的光电转换效率与更低的度电成本。

2月17日,国家能源局在印发的《2017年能源工作指导意见》中提出,继续实施光伏发电“领跑者”行动,充分发挥市场机制作用,推动发电成本下降。很明显国家希望继续实施“领跑者”计划,推动早日实现平价上网。 一个不争的事实,整个光伏行业都在积极响应国家政策号召,提倡平价上网、呐喊降低成本,微利时代正在一步步到来。企业要生存和发展,就必须在技术方面不断创新,通过降本增效来提高光伏发电系统的经济性。 那么在微利中求生存,企业都有哪些技术创新呢? 1、硅片技术 金刚线切技术 金刚线切割模式是以钢线上固结金刚石进行高速切割加工,来实现硅材料的去除。金刚线切割硅片是近年发展起来的新型技术,相比传统的砂浆切割工艺,具有单位产能硅耗少、切割效率高、辅材成本低和可切割薄硅片等优势。 目前单晶硅太阳能电池由于硅片端金刚线切片技术的普及,成本快速下降,在此背景下多晶硅行业尽快引入金刚线切割工艺显得尤为紧迫。而金刚线切割多晶硅片主要面临断线风险和制绒困难两大问题,金刚线切割制程匹配黑硅技术被认为是多晶狙击单晶的重要措施。 2、电池技术 纵使拉长组件转变效用,继续举行光伏发电。黑硅技术 黑硅对光伏行业来讲,不是一个新技术,是随着金刚线切硅片而卷土重来的既存技术。黑硅除了能解决外观问题之外,还能形成纳米级的凹坑、增加入射光的捕捉量,降低多晶电池片的光反射率以推升转换效率。故金刚线切搭配黑硅技术的工艺,能同时兼顾硅片端降本与电池片端提效两方面。 2016年11月,保利协鑫发布了全新高效多晶硅片产品——TS系列黑硅片。应用普通电池工艺的TS产品转化效率高达18.8-19.0%,扬州协鑫光伏黑硅片产线的投产,意味着金刚线切多晶匹配黑硅技术已经完全成熟,多晶产品将迈进“黑硅时代”。 PERC电池技术 PERC(Passivated Emitter and Rear Cell)电池技术是通过在电池背面实行钝化的技术。增强光线的内背反射,降低了背面复合,从而使电池的效率能够有效提高。PERC电池技术拥有广泛的应用前景。 日前,无锡尚德宣布,公司自主研发的高效多晶PERC的电池量产最高效率达到20%,在晶硅电池研发领域保持业界领先水平。此外,无锡尚德还和澳大利亚新南威尔士大学合作开发氢钝化技术,能将多晶PERC电池片光致衰减比率降为零。 HIT太阳能电池技术 HIT(Heterojunction with intrinsic Thinlayer)硅太阳能电池,是在晶体硅片上沉积一层非掺杂(本征)氢化非晶硅薄膜和一层与晶体硅掺杂种类相反的掺杂氢化非晶硅薄膜。采取该工艺措施后,改善了PN结的性能。因而使转换效率达到23%,开路电压达到729mV,并且全部工艺可以在200℃以下实现。 目前,国内的HIT太阳电池组件刚起步,还需要进一步加快发展步伐。日本松下最新发布的家用HIT高效组件,转换效率已达19.6%。 HJT太阳能电池技术 HJT(Heterojunction with Intrinsic Thinlayer)电池是在单晶硅片的两面分别沉积本征层、掺杂层和TCO以及双面印刷电极。HJT电池具有结构对称、地位制造工艺、高开路电压、温度特性好、无LID和PID效应等特点。 截止目前,晋能科技275W高效多晶组件产出比已达50%。杨立友表示,今年晋能科技将在HJT高效技术的研发上初获突破,有望在2020年前后实现平价上网。 IBC电池技术 IBC电池(全背电极接触晶硅光伏电池)技术是将正负两极金属接触均移到电池片背面的技术,使面朝太阳的电池片正面呈全黑色,完全看不到多数光伏电池正面呈现的金属线。这种背电极的设计实现了电池正面“零遮挡”,增加了光的吸收和利用,但制作流程也十分复杂。 日前,美商SunPower公布2016年第四季营收结果与最新的技术发展成果。该公司表示在菲律宾所设置的Fab 4成功以IBC电池技术使太阳能电池的转换效率提升到25%,创下业界新高。 英利“熊猫”电池 双面发电,在不增加成本的情况下可多发电15%以上。“熊猫”电池对光有更高的敏感度,在弱光下仍能发电,填补了我国N型单晶硅高效电池生产技术的空白。“熊猫”组件以轻质高效、弱光性强等特点,在分布式应用推广中优势明显。 3、组件技术 MWT组件技术 MWT(metal Wrap Through金属穿透)技术是在硅片上利用激光穿孔技术结合金属浆料穿透工艺将电池片正面的电极引到背面,从而实现降低正面遮光提高电池转换效率的目的。同时由于该技术的组件封装特点,组件的串联电阻低,转换效率高;并且可以适用于更薄的硅片,使得进一步较大幅度降低成本成为可能。 2017年3月,在全球综合能源展览PV EXPO上,苏美达能源携旗下辉伦品牌(Phono Solar)推出量产级MWT组件。苏美达能源市场总监袁全表示:“相比于传统电池片5%—6%的遮光面积,MWT电池片的遮光面积降低到2%—3%。” 双玻技术 双玻是一个平台型的技术理念,所有电池(PERC、黑硅、IBC、HIT)、组件(单晶、多晶、智能)、系统(1500V、跟踪支架、农光、渔光)的降本增效技术都可以叠加在双玻技术平台上面。 在2月23日召开的“张家口投资潜力挖掘及创新技术推介会”上,晶科、乐叶、英利等国内组件企业不约而同地把双玻组件列入了未来计划。他们认为,双玻组件的抗PID、低衰减、防隐裂特性能适应多种复杂环境,给光伏项目带来更多收益。 双面技术 由N+磷背场代替常规P型硅太阳电池用铝浆印刷技术形成的P+铝背场,同时背面电极也采用与前面电极相同的栅线结构,使电池前后表面都能吸收光,从而提高电池的单位面积发电量。 2017年3月,在全球综合能源展览PV EXPO上,天合光能推出创新型双面组件Duomax twin,发电量最高可高出普通单面组件25%左右,使得系统发电效益大幅增加,从而带来更低度电成本。 叠瓦技术 采用串并联结构,把电池片叠加排布,可以充分利用组件内的间隙,在相同的面积下,可以放置多于常规组件13%以上的电池片,并且由于组件结构的优化,大大减少了组件的线损,大幅度提高了组件的输出功率。 2017年2月22日,东方电气、中环股份、SUNPOWER联手宜兴开发区四方在宜兴签约,启动东方环晟高些叠瓦太阳能电池组件项目。叠瓦技术在国内尚属首家,但是在北美SUNPOWER公司已经在市场投运,是非常成熟的高效组件封装技术。 总结 光伏行业从不缺乏技术创新,但真正要做到微利时代求生存,在技术创新这条路上,光伏企业还有很长的路要走。

光伏制造业的发展有如一部时代大片,跌宕起伏,扣人心弦,而身处其中的光伏人更是深有体验。在我们的意识印记中,制造业更多地意味着仪容严肃的数字和数据。倘若换个角度思考:让数字变成文字,让文字拥有灵魂,以数入文,以文入哲,我们或可进一步发现制造业的哲学之美。

光伏产业发展至今,效率与成本始终是产业发展的关键词。太阳能能量密度低,收集成本高,所以这一特点决定了降低光伏发电成本的最主要方式,就是提高组件转换效率。组件转换效率每提高1个百分点,光伏发电成本就能降低6%以上。

在近期第四届双玻大会上,CQC向亿晶光电隆重颁发全球首张双面双玻组件领跑证书。获证组件是亿晶光电量产技术产品,采用PERC双面和半片等多种前沿技术,对于光伏制造业具有里程碑意义。此资讯被行业媒体广为转发,双面和半片技术的创新再次成为业内众多专家的关注焦点和研究热点。

正因为如此,光伏制造技术发展的核心就是提高光电转换效率。过去几年,无论单晶还是多晶电池,都保持了每年约0.3%~0.4%的效率提升。随着领跑者计划的推出,中国光伏行业制造水平、应用水平、标准及测试等方面均整体大幅提升,在组件产品转换效率提升方面促进作用更是明显。

知过去者,善掌未来。笔者首尝浅析双面半片技术中的哲学元素,并适时穿插阐述双面或半片技术的主要历程,以期于时间的锁孔之中,窥探光伏技术浩瀚的未来。

目前,我国光伏设备行业已经全面进入拼质量、拼效率的时代。按照国家能源局提出的发展目标,到十三五末,太阳能发电规模要比2015年翻两番,成本下降30%。光伏先进技术之争,将直接决定着整个产业发展目标能不能顺利实现。

二、双面半片技术的哲学思维

在未来,哪些技术能够脱颖而出,走到所有技术的前列?特别对目前比较领先的光伏技术做了细致的梳理,这六大先进技术,很可能就决定着中国乃至全球光伏产业的未来,让我们一起看看他们到底先进在哪里!

亿晶光电在每种新型电池或组件产品的设计时,都会充分考虑电池和组件的技术可行性、成本可控性和产品可靠性的三可原则,以达到可研、可产、可用的三可目标。这其中,双面半片组件又暗含丰富的哲学思想,使得我们在慨叹光伏人的忙与乏之余,可从以下角度进一步了解此产品。

PERC电池技术

2.1半片:一分为二

PERC电池通过在电池背面实行钝化技术,增强光线的内背反射,降低了背面复合,从而使电池的效率能够有效提高。PERC电池技术拥有广泛的应用前景。

在唯物辩证法中,一分为二是指一切事物、现象和过程都可分为两个互相对立和互相统一的部分。光伏行业中,硅料颗粒经若干工序成为完整硅片和电池片,再变成半片电池进行组件封装,却也恰含 合后再分,分后必合之趣意,并与我国明末清初思想家方以智先生的一分为二,合二而一的哲学思想有异曲同工之感。

相比一般电池技术,PERC电池增加了两道额外的工序:背面钝化层的沉积和激光开槽。因为需增加两套设备的投资,按目前的生产情况传递到组件端单瓦成本略高,但随着生产规模的扩大及专用原材料费用的降低,PERC组件的成本将低于常规组件。并且在电站端的实际测试中,PERC组件比常规组件每瓦发电量高出3%左右。

2.1.1半片技术的应运而生

PERC组件比一般组件多发电的原理,在于其优秀的低辐照性能,更好的功率温度系数以及首年光衰问题的解决

随着高效电池技术的迅速发展和应用,电池短路电流和组件的输出电流获得大幅度提升,这使得电池和组件内阻所造成的功率损耗显著增加。因此,降低此部分功率损耗成为提升组件效率的的重要途径之一。根据如下公式:

低辐照

在公式中,R为组件内阻,I为组件中电流串电流,P为内阻所导致的功率损耗。当R为恒定值时,则降低电流可以削减由此造成的功率损耗。

与AM1.5同样光谱分布的低辐照测试当中,PERC组件具有更高的相对转换效率,因小于标准光强下的相对效率主要由开路电压的变化来决定,常规电池的相对开路电压低于PERC电池,且光强越弱,两电池的暗饱和电流密度相差越大,短路电流相差越大,相对效率相差越多。

从原理上讲,晶硅太阳能电池发电主要过程为,半导体电池表面部分电子吸收光照能量后产生跃迁,在内建电场作用下,产生电流。理论与实验数据均表明,这一电流值与电池片面积成正比。

更重要的是,PERC电池红外波段的量子效率显著提高,尤其在1100~1200nm波段增加的发电不计入到标称功率当中。因此PERC组件在正常辐照下由于低辐照特性可以多发电,而在阴雨天以及早晚,相对常规组件的多发电优势更加明显。

依此理论,在不改变其他任何参数和条件的前提下,可以采用降低单体电池面积的方法来减小电池串中的电流,从而降低功率损耗。考虑到组件电路设计的需求,半片结构可以更好地实现串并联设计,保证组件的输出电流和输出电压与整片结构在同一数量级,对光伏电站设计无明显影响。由此便形成了将晶体硅电池一分为二的思想。

功率温度系数

2.1.2片技术的优点

一方面PERC电池的红外波段量子效率高,其电流温度系数略高;另一方面PERC电池的开路电压更高,电压温度系数更低。综合来看,PERC电池的功率温度系数低于多晶和常规单晶。

从技术角度言,半片组件具有如下优点:

初始光衰

本文由冠亚体育官网-冠亚体育官方入口「Welcome」发布于能源资讯,转载请注明出处:纵使拉长组件转变效用,继续举行光伏发电

上一篇:他负责向天嘉宜运送天然气罐,天嘉宜总控室员 下一篇:是目前国内投入规模开发的整装亿吨级海拔最高
猜你喜欢
热门排行
精彩图文