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光伏雙面技術對比:誰是“天選之子”?

導讀: 雙面組件根據晶硅基底的不同可分為P型雙面和N型雙面,目前可量產的雙面電池結構中以P型PERC雙面、N-PERT雙面以及HIT為主。

“今年將是雙面組件快速發展的元年。”不少行業專家都表示過這一觀點。彭博新能源財經此前預計2018年雙面電池組件市場規模將達到3GW,主要用于領跑者項目。而531新政之后,領跑者項目已成為國內下半年主要的內需市場之一,其中應用領跑者中雙面組件總中標量約為2.6GW,占比達52%;技術領跑者三個基地6個標段中更是有4個標段申報了雙面技術。盡管目前雙面組件的出貨量占比仍很小,但從SNEC展以及領跑者項目就可以看出,布局雙面技術已經成為光伏企業的發力點,雙面技術正以燎原之勢快速發展。

誰是雙面技術的“天選之子”?

雙面組件根據晶硅基底的不同可分為P型雙面和N型雙面,目前可量產的雙面電池結構中以P型PERC雙面、N-PERT雙面以及HIT為主。

材料天然優劣勢對比

N型雙面由于硅基底的不同,相較P型PERC雙面具有一定材料上的天然優勢,包括少子壽命高、無光衰、弱光性能好、溫度系數良好、對金屬雜質容忍度高等等。

(1)少子壽命高。金屬雜質是半導體中常見的雜質之一,而N型基底的抗雜質能力很強,對鐵、銅等常見金屬雜質的容忍度更高,也就是說在相同金屬雜質污染的情況下,N型硅片的少子壽命要比P型硅片高。少子壽命高最終有利于對外輸出電流,同等光照條件下,轉換的光能則會更多。

(2)無光致衰減。常規P型電池由于使用硼摻雜的硅基底,初始光照后易形成硼氧對,在基底中捕獲電子形成復合中心,從而導致3~4%的功率衰減,即使采用氫鈍化等技術也無法完全消除光衰;而N型雙面則與PERC雙面不同,基底摻磷,沒有硼氧對形成復合中心的損失,使得電池幾乎無光致衰減。

(3)弱光性良好。相比P型單晶,N型單晶對弱光有更加敏感的感知度,在每天的早晚、多云或者陰雨天氣是,N型單晶能捕捉到更多的光來進行光電轉化,輸出的電量也會更多。

(4)溫度系數良好。溫度系數是材料的物理屬性隨著溫度變化而變化的速率,相比P型單晶而言,N型單晶的開路電壓、短路電流以及峰值功率隨環境溫度變化而變化的速率相對較小,抗高溫性能更優異,在持續高溫環境下的功率輸出會更高。

雙面增益優勢對比

相比P型PERC雙面,高雙面系數(即標準測試條件下,背面電參數與正面電參數之比)成為N型雙面奪取市場份額的一大優勢,N-PERT、HIT的雙面系數可高于90%,IBC約為80%,而PERC的雙面系數較低,盡管個別企業稱已經可以將雙面系數提升至80%左右,但就一般量產技術而言,PERC雙面因子約為65%~75%。以N型雙面代表企業英利為例,其“熊貓”技術的量產使得英利成為全球首家成功實現規模化量產N型雙面電池的企業。

據隆基樂葉披露的蒲城實驗電站數據,其72片雙面PERC組件(功率350W,正面功率)與60片常規多晶組件(功率280W)相比,2017.05-2017.06兩個月平均發電增益為12.04%。

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據英利披露的山西汾陽分布式電站數據,其60片N型雙面組件(功率310W,雙面功率),與60片常規多晶組件(功率280W)相比,2017.11-2018.03五個月月度平均發電量增益17.32%,最高33%。

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英利N型雙面是按照雙面功率計算,組件功率已經包含了11%的背面功率,其背面額外增益平均仍可達到17.32%,更加證實了前述的N型雙面系數高、弱光性能好、溫度系數良好以及無光致衰減等定論。

在大同一期領跑者項目中,英利50MW“熊貓”組件的發電量一直是佼佼者,2017年統計數據顯示,與鄰近常規P型單面多晶電站相比,其月度發電量最高達19.02%;在大同市發改委公布的今年1-6月份大同一期運行情況也可以看出,英利“熊貓”組件發電量一如既往表現良好。

據悉,在不到兩年的時間之內,英利已相繼拿下鑒衡、UL、TüV萊茵三大機構的雙面產品認證,也是全球唯一一款齊獲三大認證的雙面發電產品。

可靠性優勢對比

(1)機械性能。PERC雙面工藝背面需要激光開槽,這會弱化其本身的機械性能,在電站應用過程中增加隱裂、碎片的概率,嚴重影響組件的可靠性;而N型電池目前的技術中都沒有用到激光等工藝,不會對硅片造成額外損傷,而且兩面都刷銀漿,提高了電池的穩定性。

(2)特殊環境下可靠性。N型雙面通過了嚴于常規IEC標準測試6倍的抗PID測試和嚴于常規IEC標準測試4倍的濕熱老化測試。在抗PID、抗濕熱性能方面,有著超強的能力。另外,自清潔性等特點也是吸引N型雙面技術投資者們的優勢所在。尤其在高積雪地區,當常規組件因積雪覆蓋停止發電時,PANDA BIFACIAL組件背面利用雪地反射光發電,且發電產生的熱量加速正面融雪速率,綜合發電量更高。下圖是英利自建實驗電站,大雪初降后N型雙面與常規多晶組件自融雪情況對比,未經過任何人工處理。

N型如何逆風翻盤,向陽而生?

盡管N型雙面相較PERC雙面有更多材料、性能上的優勢,但目前市場主流卻仍是PERC技術,歸根結底在于PERC更低的成本帶來的價格優勢。據了解,PERC雙面組件只需基于現有產線增加沉積背鈍化層和背面激光開槽兩道工序,幾乎不增加額外成本。因此未來N型雙面技術如何實現有效降本,將成為其提升市場競爭力、爭奪市場份額的關鍵所在。

英利綠色能源副總經理于波表示,N型雙面的降本可以從兩方面著手。一方面,N型硅片成本居高不下是N型雙面成本較高的主要原因之一,但實際上N型硅片和P型硅片生產成本并無差別,只是目前市場需求較少而導致價格更高,因此需要規模化效應來實現硅片端的降本,這只是時間的問題;此外,銀漿也是N型雙面中成本較高的一部分,可以通過多主柵等技術來降低銀漿耗量,從而實現成本的下降。

另一方面,從企業角度來講,需通過降本、增效兩條路徑來達到降低N型雙面技術成本的目的,如企業自身生產工藝改進、優化工藝管控,可一定程度上控制制造成本;引進新設備、新技術疊加提升組件功率等可間接降低生產成本。

在以PERC為主流的今天,各企業也都在評估下一代主流技術,而目前來看,不論是N-PERT還是HIT,亦或是TOPCon,N型雙面已經是下一代主流技術的不二候選者。而第三批領跑者中N型產品比重得到不小的提升,若能在領跑者中獲得成功的實際應用案例,或將帶動N型產品的市占率提升,加速其向更成熟的階段發展。

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