低成本異質結技術解密
      2022.03.28

      中國光伏產業發展至今,異質結技術因為在技術、產品性能及應用領域等方面優勢顯著且降本路徑清晰,被廣泛認為是下一代的主流技術。從異質結電池產業化角度看,技術已經較為成熟,隆基公司公布的硅基異質結電池(HJT)轉換效率世界紀錄高達26.3%,國內幾條異質結產線量產效率部分也能突破25%,而成本居高不下,成了制約異質結發展重要因素。

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      降低成本是異質結電池產業化關鍵

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

      因此,成本的差距主要集中在非硅片成本部分,進一步分解,則是因為異質結電池使用的低溫銀漿成本過高。根據測算,目前雙面印刷低溫銀漿的異質結電池銀漿成本約為0.2元/W,明顯高于PERC電池銀漿成本。低溫銀漿是絲網印刷工藝的關鍵材料,銀漿用量大、成本高昂,在異質結電池成本中,低溫銀漿占據總成本的比重約為20%,占電池片非硅片成本比重超50%,低溫銀漿的成本降低對于異質結電池產業化的重要性不言而喻。

       

      降低銀漿的主要路徑                                                                      

      異質結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。現有常規異質結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、低溫銀漿的國產化。全球的低溫銀漿市場主要被日本京都電子、德國漢高公司、美國杜邦公司等占據,市場占有率80%以上,進口低溫銀漿價格約8500-9500元/KG,價格昂貴。低溫銀漿國產化后的市場價格區間在6500-7500元/KG。低溫銀漿實現國產化后,降本幅度可超過20%;

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

      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,電鍍銅的價格相比于低溫銀漿具有巨大的優勢。

       

      幾種降本路徑的問題點

      以上降低低溫銀漿成本的幾種路徑發展并非齊頭并進,每一條路徑都有其獨特的優勢存在,但是有些路徑的劣勢也一樣明顯:

      一、降低銀漿使用量。該條路徑是通過主柵圖形的優化設計和細柵的細線化等,來降低低溫銀漿的使用量,這是目前降低銀耗的主要方式。但僅靠不同網版的設計與優化,降低銀漿耗用量有限,目前最優網版設計,每瓦的銀漿耗用量也需要28mg,降本的幅度不大。

      但該降本路徑的發展近期有了重大突破,金石能源推出的低銀耗技術,將低溫銀漿的使用量降低的技術推向一個新高度,其低溫銀漿單耗為13mg/W,相比較于常規異質結電池28mg/W的低溫銀漿單耗,使用量降低了50%,根據記者了解,這項技術并非通過網版設計優化來實現的。

      二、低溫銀漿國產化。國內廠商如晶銀公司、聚和公司等,均已開發出低溫銀漿。在國產低溫銀漿導入異質結量產方面已有成功案例,2021年,福建鉅能電力有限公司使用國產低溫銀漿生產的HJT電池超過1000萬片,約60MW,經過批量化生產驗證,充分證實了國產低溫銀漿大規模應用量產成功。但是,國產低溫銀漿替代進口低溫銀漿尚需時日。

      三、使用銀包銅復合型漿料。銀包銅技術是用銀覆蓋銅,通過不斷調整銀與銅的摻雜比例以提高光電轉化效率。銀包銅技術主要是降低低溫銀漿中銀粉含量,用銅粉替代部分銀粉,通過降低銀粉的使用量來降低低溫銀漿成本。

      該條路徑的主要問題在于產品的性能具有不確定性,摻雜了銀和銅兩種不同金屬,銀包銅粉的品質決定了低溫銀漿的性能,直接影響到銀包銅材質的可靠性,此外,銀包銅的穩定性和長期可靠性都有待進一步驗證,市場接受程度并不高。

      四、電鍍銅工藝。最大的優勢便是使用金屬銅代替部分或全部的金屬銀,材料成本價格低廉,且雙面金屬化可以同時完成。電鍍銅成本優勢明顯,但是工藝劣勢也明顯,主要在于工藝流程比傳統的絲網印刷工藝更長,設備投資成本高,根據估算,每GW需超過1億以上的投資。此外,電鍍具有嚴格的污染物排放標準,環保壓力大,隨著環保政策的加緊,電鍍項目的審批將更加困難。

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

       

      低銀耗異質結技術解密

      據悉,低銀耗異質結技術采用背面PVD鍍銅層,是金石能源的一項專利技術。該技術與銀銅混合的“銀包銅”工藝完全不同,在材料開發和制作工藝方面,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,僅需保留少量背面細柵,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。

      低銀耗.png

      該技術采用的是PVD銅和ITO同時鍍膜,可在同一條PVD線上實現,工藝簡單,不需要任何的電鍍工藝,也沒有相關環保問題,且是在現有PVD設備上開發出來,生產流程簡潔,良品率高,更容易實現產業化。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到平衡,而不影響效率,量產工序簡單。

       

      隨著國內諸多企業紛紛投資異質結項目,異質結電池產業化之路已經開啟,有效的降本必是產業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展現狀看,金石能源的低銀耗技術使低溫銀漿使用量降低到了13mg/W,成本大幅降低,成為了降本最優的選擇之一。不僅于此,金石能源提供的低成本異質結方案——“低銀耗技術+國產低溫銀漿+120μm薄硅片”,結合了多重降本路徑,使產品已然具有很強的競爭力:使用PVD銅的低銀耗技術后,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,但當使用120μm薄硅片時,HJT的硅成本要比PERC電池低0.07元/W,所以綜合成本(硅+非硅)上,HJT電池的成本已與PERC電池相當。成本的大幅降低,將是異質結電池規模產業化邁出的一大步。 


      轉載自《索比光伏網》公眾號

      原文鏈接:https://mp.weixin.qq.com/s/ME7QE1XlxT_2hB4lRN7XWg


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