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双面燎原 N型还是P型?

   日期:2018-08-01     来源:光伏們    浏览:2515    评论:0    
核心提示:今年将是双面组件快速发展的元年。不少行业专家都表示过这一观点。彭博新能源财经此前预计2018年双面电池组件市场规模将达到3GW
“今年将是双面组件快速发展的元年。”不少行业专家都表示过这一观点。彭博新能源财经此前预计2018年双面电池组件市场规模将达到3GW,主要用于领跑者项目。而531新政之后,领跑者项目更是成为国内下半年主要的内需市场之一,其中应用领跑者中双面组件总中标量约为2.6GW,占比达52%;技术领跑者三个基地6个标段中更是有4个标段申报了双面技术。尽管目前双面组件的出货量占比仍很小,但从SNEC展以及领跑者项目就可以看出,布局双面技术已经成为光伏企业的发力点,双面技术正以燎原之势快速发展。

谁是双面技术的“天选之子”?

双面组件根据晶硅基底的不同可分为P型双面和N型双面,目前可量产的双面电池结构中以P型PERC双面、N-PERT双面以及HIT为主。

材料天然优劣势对比

N型双面由于硅基底的不同,相较P型PERC双面具有一定材料上的天然优势,包括少子寿命高、无光衰、弱光性能好、温度系数良好、对金属杂质容忍度高等等。

(1)少子寿命高。金属杂质是半导体中常见的杂质之一,而N型基底的抗杂质能力很强,对铁、铜等常见金属杂质的容忍度更高,也就是说在相同金属杂质污染的情况下,N型硅片的少子寿命要比P型硅片高。少子寿命高最终有利于对外输出电流,同等光照条件下,转换的光能更多。

(2)无光致衰减。常规P型电池由于使用硼掺杂的硅基底,初始光照后易形成硼氧对,在基底中捕获电子形成复合中心,从而导致3~4%的功率衰减,即使采用氢钝化等技术也无法完全消除光衰;而N型双面则与PERC双面不同,基底掺磷,没有硼氧对形成复合中心的损失,使得电池几乎无光致衰减。

(3)弱光性良好。相比P型单晶,N型单晶对弱光有更加敏感的感知度,在每天的早晚、多云或者阴雨天气时,N型单晶能捕捉到更多的光照进行光电转化,发电量更高。

(4)温度系数良好。温度系数指材料的物理属性随温度变化而变化的速率,相比P型单晶而言,N型单晶的开路电压、短路电流以及峰值功率随环境温度变化而变化的速率相对较小,抗高温性能更优异,在持续高温环境下的功率输出更高。

双面增益对比

相比P型PERC双面,高双面系数(即标准测试条件下,背面电参数与正面电参数功之比)成为N型双面夺取市场份额的一大优势,N-PERT、HIT的双面系数可高于90%,IBC约为80%,而PERC的双面系数相对较低,尽管个别企业称已经可以将双面系数提升至80%左右,但就一般量产技术而言,PERC双面因子约为65%~75%。

据隆基乐叶披露的蒲城实验电站数据,其72片双面PERC组件(功率350W,正面功率)与60片常规多晶组件(功率280W)相比,2017年5-6月两个月的平均发电增益为12.04%。

而据英利披露的山西汾阳分布式电站数据,其60片N型双面组件(功率310W,双面功率),与60片常规多晶组件(功率280W)相比,2017年11月-2018年3月期间五个月的月度平均发电量增益17.32%,最高33%。

英利N型双面是按照双面功率计算,组件功率已经包含了11%的背面功率,其背面额外增益平均仍可达到17.32%,更加证实了前述的N型双面系数高、弱光性能好、温度系数良好以及无光致衰减等定论。

在大同一期领跑者项目中,英利50MW“熊猫”组件的发电量也一直是佼佼者,2017年统计数据显示,与邻近常规P型单面多晶电站相比,其月度发电量最高达19.02%;在大同市发改委公布的今年1-6月份大同一期运行情况也可以看出,英利“熊猫”组件发电量一如既往表现良好。

据悉,在不到两年的时间之内,英利已相继拿下鉴衡、UL、TüV莱茵三大机构的双面产品认证,也是全球唯一一款齐获三大认证的双面发电产品。

可靠性对比

(1)机械性能。PERC双面工艺背面需要激光开槽,这会弱化其本身的机械性能,在电池生产过程中易增加隐裂、碎片的概率,影响组件可靠性;而N型电池目前的技术中都没有用到激光等工艺,不会对硅片造成额外损伤,而且两面都刷银浆,提高了电池的稳定性。

(2)特殊环境下可靠性。N型双面通过了严于常规IEC标准测试6倍的抗PID测试和严于常规IEC标准测试4倍的湿热老化测试,在抗PID、抗湿热性能方面表现优异。另外,自清洁性等特点也是吸引N型双面技术投资者们的优势所在,尤其在高积雪地区,当常规组件因积雪覆盖停止发电时,N型双面组件背面利用雪地反射光发电,产生的热量加速正面融雪速率,综合发电量更高。如下图为英利自建实验电站在大雪初降后N型双面与常规多晶组件自融雪情况对比,未经过任何人工处理。

N型如何逆风翻盘,向阳而生?

尽管N型双面相较PERC双面有更多材料、性能上的优势,但目前市场主流却仍是PERC技术,归根结底在于PERC更低的成本带来的高性价比。据了解,PERC双面组件只需基于现有产线增加沉积背钝化层和背面激光开槽两道工序,几乎不增加额外成本。因此未来N型双面技术如何实现有效降本,将成为其提升市场竞争力、争夺市场份额的关键所在。

英利绿色能源副总经理于波表示,N型双面的降本可以从两方面着手。一方面,N型硅片成本居高不下是N型双面成本较高的主要原因之一,但实际上N型硅片和P型硅片生产成本并无差别,只是目前市场需求较少而导致价格更高,因此需要规模化效应来实现硅片端的降本,这只是时间的问题;此外,银浆也是N型双面中成本较高的一部分,目前可以通过多主栅等技术来降低银浆耗量,从而实现成本的下降。

另一方面,从企业角度来讲,需通过降本、增效两条路径来达到降低N型双面技术成本的目的,如企业自身生产工艺改进、优化工艺管控,可一定程度上控制制造成本;引进新设备、新技术叠加提升组件功率等可间接降低生产成本。

在以PERC为主流的今天,各企业也都在评估下一代主流技术,而目前来看,不论是N-PERT还是HIT,亦或是TOPCon,N型双面已经是下一代主流技术的不二候选者。而第三批领跑者中N型产品比重亦得到不小的提升,若能在领跑者中获得成功的实际应用案例,或将带动N型产品的市占率提升,加速其向更成熟的阶段发展。 
 
标签: 组件
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