PES China Solar Issue 1 2017

争论点图2：中来光电N型双面电池的工艺流程图 图3，ITRPV预测的不同硅片材料上，不同结构的晶硅电池转化效 率发展趋势单，成品良率高，转化效率高、可靠性好、易于技术升级等优点，实 图4，不同类型太阳能电池硅片厚度的趋势现了正面21.0%、背面19.0%的高效率，双面电池量产，相信在未来N型市场上会备受市场青睐。 2、N型电池的制造成本会逐年大幅度下降 二、N型双面电池的发展趋势 目前制约N型电池发展的有两大因素，一是硅片成本，目前市场上 N型硅片的售价较P型单晶贵15%，硅片成本的增加是制约N型电池 1、N型电池的转化效率不断提升，是未来市场高效电池技术 推广的主要因素，其次是银浆耗量，由于N型双面电池的前后表面发展的趋势 均为银浆，因此其银耗量为传统电池的两倍，这无疑也极大地增加 了N型电池的制造成本。然而，随着技术的不断进步，这两种限制能否平价上网视决定光伏行业能否长期稳定存在并发展的决定因 将会一一突破，为N型电池的大规模生产扫清障碍。素，因此度电成本的降低是长期的必然趋势，其主要取决于光伏系统安装成本和组件单位成本的降低，这均需要高效产品的支撑。目 （1）、大规模的N型硅片生产及其薄片化导致N型硅片的成前多晶电池最高转换效率达到 18%，主流 P 型单晶电池转换效 本逐渐下降，由于市场的导向性，目前市场的主流的单晶产品为P率为19.5%，P型PERC电池转换效率为21%，转换效率提升空间已 型，N型硅片的需求量及供货量较P型单晶微乎其微，因此，N硅片经遇到瓶颈。 不能大规模的生产及其研发投入力度的不足是导致目前N型硅片 成本较高的主要原因。然而，这一趋势将会随着N型电池市场的崛N型PERT（Passivated Emitter Rear Totally - diffused）结构的双面 起而改观。另外，硅片薄片化是未来降低硅片成本的主要手段，这电池，目前可量产的转化率在21%，该结构电池的实验室转化效率 无疑更利于成本相对较高的N型硅片，图4为SEMI光伏路线图给出可以达到24.5%，并且，ITRPV预计到2026年，可量产的N-PERT结构的双面电池转化效率可以达到23%，如图3所示（对应与图中的PERC, PERT or PERL cells n-type mono-Si），但随着N型市场的崛起和研发资源的大力投入，我认为这一刻定会提前到来。N型PERL电池（Passivated Emitter Rear Locally-diffused），该结构的特点是通过背面局部重掺杂形成局部的BSF，以降低电池背面接触电阻和表面复合速率，目前PERL结构的实验室转化效率可以达到24.7%，PERL结构的电池由于工艺的复杂性和装备的不成熟，目前还没有走向量产，随着研发资金的不断投入以及ToPcon技术的引入，PERL结构的N型双面电池必将迎来大发展，代表未来可量产的高效电池一种趋势。N型IBC结构的双面电池，是N型电池中转化效率最高的电池结构，该电池正面没有栅线遮挡，前表面的光学陷光效应和表面钝化与电池金属化分别在电池的两个表面，因此它们之间的相互制约因素可以不予考虑，极大的拓展了IBC电池光学和电学性能的优化空间。未来，随着TOPcon技术、PVD技术以及新一代的金属化技术发展，可量产的N型双面电池的转化效率将会上升一个新的高度。 www.pessolar.com 101

争论点 图5，常规电池单片银耗量的发展趋势 图6，双玻组件的封装 的电池片薄片化的发展趋势，到2018年量 地区展现了这一优势，极大地拓展了N型双 ∫ (measured pmax) 产硅片厚度将降至160μm，未来将降低至 面电池的应用空间，本文中会对其中的几 140μm以下，薄片化的发展趋势必将大幅 个方面进行展示N型电池的优势及应用前景 PR = (Rated pmax) x ∫ irredation 降低N型硅片的成本，另外对于N型电池， [8,9,10]。 其薄片化更能满足电池高的转化效率的需 Reference irredation 求，理论计算表明，N型电池的转化效率随 1、高反射地面发电系统的应用 着硅片厚度的减小将逐步上升，而P型电池 (Equation 1) 恰恰相反，因此，对于N型电池来讲，薄片化 将N型双面电池采用按照 玻璃/EVA/电 的技术路线不仅可以降低硅片成本，更能 池/ECV/玻璃 的方式封装成双玻组件，如 其代表的含义为实际发电量与标称功率的 为更高效的光转化效率提供基础。 图6所示，这样该组件可以双面受光发电。 日本PVGS公司对该双玻组件在高反射地面 理论发电量的比值，数据显示，常规单玻组 2）电池的银浆耗量将逐渐下降并可能被 的发电性能作了测试，将采用双玻组件设 件发电系统的平均PR为0.88，即实际的发 别的材料所取代，图5为SEMI光伏路线图 计的两套功率一样发电系统分别放置在白 电量只有标称值的88%，而放置的白色贝 给出的常规电池片单片银浆耗量的走势， 色贝壳铺设的地面上（系统A，高反射率地 壳地面的双玻发电系统，其平均PR为1.04， 可以看出，随着丝网印刷技术的进步和浆 面）和草地上（系统B，低反射率地面），如 发电量较常规单玻组件发电系统高18.7% 料技术的进一步发展，单片电池片银耗量 图7所示。 ，放置在草地上的双玻发电系统，其平均PR 会逐年下降，预计到2018年，单片银耗量 为0.96，发电量较常规单玻组件发电系统 可以降到0.08g/pcs，较目前0.1g/pcs降 通过测试这两套发电系统每天的发电量来 高10%，具体数据如表一所示： 幅达20%，而对于N型双面电池，目前单片 评估地面反射对系统发电的影响。对来自 电池银耗量为0.2g/pcs，20%的银耗量降 背面发电增益的评估采用一个电性能效率 2、垂直安装，隔音墙应用 幅将会带来N型电池片非硅成本下降11% 比率（performaNce ratio, i.e.,PR）的量来 。因此，对于N型电池来讲，电池银耗量的 进行评估，PR的定义为： 降低将会更大幅度的降低N型电池的生产 成本。 PR Max. Bifacial system A Bifacial system B Mono facial system Avg. 1.16 1.08 0.93 因此，不论从技术发展的角度，还是从N型 Electricity Min. 1.04 0.96 0.88 电池成本下降的角度，N型双面电池都具备 generation increase Max. 0.83 0.89 0.79 成为未来市场主流的潜力，随着N型市场的 Avg. 25.7 20.3 崛起和众多研发人员的不懈努力，沉寂已 (%) Min. 18.7 10.0 Std. 久的N型双面电池必将在未来大展光芒。 5.6 4.5 三、N型双面电池的应用 双面电池在不同地面条件下背面发电的电性能比率 N型双面电池依靠其自身的双面发电特性， 在高反射地面、垂直安装、空间站、光伏建 筑一体化、停车棚、隔音墙、雪地、沙漠等102

争论点图8，南北朝向垂直安装的双玻组件发电系统 (Bifacial: S-N/90°) 图9，瑞士苏黎世高速公路立交桥边的光伏隔音墙与东西朝向垂直安装的双玻组件发电系统(Bifacial: E-W/90°)的发电量与常规单玻组件系统（最佳角度安装和朝南安装）发电量对比双玻组件发电系统另一个重要的应用就 4、组建发热量小，适用于沙漠、国际空间 图10，光伏建筑一体化是组件可以垂直安装，并且发电量与组件 站等垂直安装的朝向无关。Joge等人报道了 图11，国际空间站采用的双玻组件发电系统南北朝向垂直安装的双玻组件发电系统 采用双面电池搭建的双玻发电系统，由于Si （300393）全资子公司，成立于2016年，(Bifacial: S-N/90°) 与东西朝向垂直安装 的吸收特性决定的红外部分的光线可以穿 为国内第一家从事大规模N型双面太阳能电的双玻组件发电系统(Bifacial: E-W/90°) 透电池，不被电池吸收，并且组件制作中采 池片、N型双面太阳能电池组件研发与制造的发电量与常规单玻组件系统（最佳角度 用的玻璃，EVA等材料也不吸收红外波段的 的领先光伏企业，公司同时致力于高效太安装和朝南安装）发电量的一个对比，数 太阳光，因此组件的发热量比较小，数据显 阳能电池的设计与研发，已申请高效电池相据显示，南北朝向垂直安装的双玻组件发 示，双玻组件发电系统正常工作下的温度 关专利52项，其中已授权17项。中来光电N电系统发电量在一天的分布程抛物线型， 较常规单玻组件低5~9摄氏度，这在白天 型单晶双面高效太阳能电池技术开发能力发电量的峰值出现在中午12点，而东西朝 温度很高的沙漠地区有非常明显的优势， 已处于国内领先、国际一流水平。向垂直安装的双玻组件发电系统发电量在 对于晶体硅电池发电系统，其功率的温度一天的分布程M型，存在两个峰值，分别为 系数约在-0.42%/0C，因此，在沙漠等高温上午9时和下午15时，并且年发电量数据显 地区采用双玻组件发电系统有非常明显的示任意朝向垂直安装的双玻发电系统的 优势。同样，在国际空间站，如图11所示，由发电量基本一致，发电量为相同功率常规 于没有大气，产生的热量不能有效的散发单玻组件系统最佳倾角安装的90%，是相 出去，导致组件工作温度很高，双玻组件的同功率常规单玻组件系统朝南垂直安装的 使用可以有效缓解这一问题。130%，具体如图8所示。 随着N型电池的普及和大规模的应用，会有正是由于垂直安装的双玻发电系统这一独 越来多的研究者个企业根据N型双面电池特优势，非常适合用在高速公路和火车站 的自身特性，不断拓展其应用空间和应用两边的隔音墙，图9是安装在瑞士苏黎世高 领域。速公路立交桥边的世界上第一个光伏隔音墙[10]。 四、总结3、光伏建筑一体化 沉寂已久的N型双面电池，凭借其高转化效 率，双面发电、无LID等一系列的优势，逐渐光伏建筑一体化是未来“光伏+”发展的一 被人们认知和发掘，逐渐被市场认可，技术个重要趋势，在日本，光伏发电系统已成 进步的潜力巨大，成本下降的潜力巨大、可为建筑设计师在设计房屋的一个必须要考 拓展的应用领域潜力巨大，这一切都刚刚虑的环节，双玻组件，无意是这一趋势下最 开始，2016年，注定是光伏史上不平凡的为有利的竞争者，它的双面发电特性，垂直 一年，因为N型电池受到了市场的关注！安装特性，良好的散热特性等都得到了充分的发挥，图10是光伏建筑一体化的一些 关于泰州中来光电科技有限公司实例。 泰州中来光电科技有限公司是中来股份 www.pessolar.com 103

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