光伏电池技术路线众多,
到底它们之间的区别是什么,
不同的电池工艺之间增加了哪些工序,
带来了哪些机会?本篇尝试弄清楚基本情况。
降本是光伏是第一性原理,
其中电池技术的进步是降本最重要的一环,
电池技术降本的方法有两种,
一种是提高转换效率,
另外一种是降低光学损失。
一、
电池的分类
1.1 背面钝化技术优化
为降低电学损失,
可进行“钝化”,
即通过提高硅片质量或改善电极接触方案,
来减少电荷与载流子的复合。
在perc电池前主要是bsf(铝背场电池),
其特点为使用铝背场钝化技术,
理论转化效率20%;PERC(发射极钝化和背面接触),
其特点是采用氧化铝局部钝化技术,
相较于BSF电池技术,
PERC技术钝化效果更优,
将电池的极限效率提升至23% 左右。
随着perc电池的转换效率提高逐步来到极限值,
topcon(隧穿氧化钝化接触)开始规模量产。
topcon电池在电池背面制备一层1~2nm的隧穿氧化层,
然后再沉积一层掺杂多晶硅,
二者共同形成钝化接触结构。
本质上还是对钝化技术的优化,
利用量子隧穿效应降低载流子的复合。
1.2 材料优化
hjt(异质结电池),
HJT的主要变化在于将正面的N型晶硅层换成非晶硅,
并用N型硅片和非晶硅组成PN结,
降低PN结处的复合损失;同时为得到更好的钝化效果,
在晶硅和非晶硅之间增加一层本征非晶硅。
hjt电池也有钝化效果的优化,
但更多的是用非晶硅材料去替代晶硅层。
钙钛矿电池,
本指化学式为CaTiO3的矿物质以及拥有为CaTiO3结构的金属氧化物,
钙钛矿已经成为化学式为ABX3的物质的术语,
利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的电池,
极限理论转换率约31%。
1.3 结构优化
IBC电池(叉指式背接触电池),
为了减少正面的栅线对光线的遮挡,
ibc电池正面无栅线,
PN结和金属接触均在背面。
IBC技术也可以与TOPCON、
HJT技术结合,
提供更高的转换效率;
通过叠层技术,
钙钛矿也可以与TOPCON、
HJT技术结合,
由于HJT的对称结构,
钙钛矿与HJT的结合性更好。
按照量产的进度,
PERC>TOPCON>HJT>IBC>钙钛矿。
二、
转换效率对比
BSF理论转换效率20%;PERC理论转换效率24.5%;topcon理论转换效率28.7%;HJT理论转换效率27.5%;钙钛矿理论转换效率33%;IBC理论转换效率为31%;
IBC+topcon,
IBC+hjt可以突破30%转换效率;钙钛矿+topcon、
hjt可以达到40%以上的转换效率。
以上是理论转换效率,
低一点的是实验室转换效率,
最低是量产转换效率。
从目前的情况来看,
topcon的量产转换效率比perc要高,
而hjt的量产转换效率要高于topcon,
ibc的转换效率要高于perc。
三、
投资成本对比
topcon与perc的兼容性最高,
需要增加更多的棚扩设备、
新增隧穿氧化层和晶硅沉积设备,
设备成本从单gw1.8亿增加4000万-5000万至2.2亿左右。
hjt与perc产线完全不兼容,
所有设备重置,
目前单gw投资成本4亿左右。
ibc电极背置,
需用到掩膜工艺,
对图形化及分辨率有一定要求,
增加背面掩膜、
开槽等图形化处理设备( 主要是激光设备),
单gw投资成本3亿左右。
钙钛矿电池也是完全不同的体系,
单gw投资成本达到5gw左右。
四、
投资机会
topcon相比较perc,
新增的主要是激光掺硼设备、
隧穿氧化层和晶硅沉积,
主要是帝尔激光、
海目星、
捷佳伟创。
hjt由于产线重置以及降本的需求,
催生的机会相对较多;整线设备迈为股份可以提供,
捷佳伟创、
金辰股份、
京山轻机可以提供部分设备,
价值量最大的是非晶硅沉积环节,
占比50%,
主要由迈为股份提供。
从降本的角度考虑,
hjt电池需要用到3倍于perc的银浆,
使银浆占整体的成本快速提升,
未来降本的方向包括电镀铜,
主要受益方是设备提供商东威科技;激光转印,
可以减少30%的银浆使用量,
还有低温银浆和银粉的国产化,
主要是帝科股份;同时hjt工艺里特有的环节是tco镀膜,
需要使用到溅射靶材,
迈为和捷佳伟创的镀膜设备不同,
使用的靶材不同,
但主流的还是ico靶材,
毕竟便宜,
隆华科技已经通过隆基股份的验证。
ibc主要是结构的创新,
需要用掩膜工艺和开槽,
主要也是激光工艺,
受益的帝尔激光。
钙钛矿电池,
目前还未量产,
处于概念阶段,
核心结构为电子传输层ETL/钙钛矿层/空穴传输层HTL组成的“三明治”薄膜结构,
关键在实现大面积高质量薄膜制备,
制作薄膜的方法技术路线很多,
有几家有布局,
设备上看就是京山轻机,
帝尔激光、
捷佳伟创。
也会使用到TCO沉积,
tco导电玻璃受益标的就是金晶科技。
以上只是简单的分析,
因为电池技术涉及到的专业知识较多,
深度了解需要花费太多的时间,
一边记录一边学习
作者:致命节奏
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