上海市太阳能学会理事长沈文忠：未来十年是双面电池的一个机会
2018-03-14 14:03:55
摘要：“领跑者”项目招标正在如火如荼的进行中，双面电池的讨论频率近期也日益走高。双面电池的背面增益怎么算?怎么测量?有什么样的标准?
以下为沈文忠发言文字实录：
非常感谢阳光的邀请，很高兴有这个机会跟大家一起交流。我给大家介绍的是这两年非常热门的，但是下一步发展更热的晶硅双面电池的情况，我希望晶硅的双面电池作为光伏“领跑者”计划升级。大家很有疑问，在墨西哥等地报到1.3毛，也是中国企业主要参与的，这里面主要的意义是什么？除了光伏的非技术成本，我们国家还非常高以外包括融资成本也非常高以外。我想最核心的要点就是这样的技术，下面会非常热门的双面组件+跟踪系统。今天下午有很多的报告，企业的报告来探讨这个问题。今天我们先来举这么一个例子，不光是天合还是Longi的小规模的数据，我们都能看到双面+跟踪确实能够多发35-40%的电，这是测量的结果。
当然双面电池配双玻组件的话，在水面上也有很好的应用。包括江苏的“领跑者”当中，也是以水面为主，我想这是天然的最佳的匹配。
我是做电池的，所以我想介绍一下双面电池的主要的技术情况，这里面包括双面电池的发展历史，这不是一个非常新的词，已经有很多年的历史，包括技术的流派，大家可能听了有很多的技术公司都在做双面电池。它到底有一些什么优势和应用？给大家介绍一下。最后给大家介绍它的发展趋势。
双面电池的发展历史。可以看到在空间应用当中最早的晶硅电池从70年代开始已经得到比较规模化的应用，当然因为成本太高，所以只能在空间上面应用。真正应用也就不到20年的时间，早期有一些公司初创的公司，包括中国的英利最早介入双面电池，有很多的欧洲的研究机构来从事研究。日本在2013年有1MW的电站，也有好几年的数据等一下跟大家分享。国内从2015年开始，特别是2016年，2017年，我们很多的主流企业，如果是2015年还只是非常小的一个小众的企业来参与的话，2016年，2017年很多都来做双面电池。我们可以看到看几个双面电池，双面电池极致的话可以做到97%，也就是背面是正面的效益的97%，这是完全技术上是可行的。这个是英利，我们知道熊猫电池，从2010年开始，通过七八年的努力，现在做到正面大概是21，背面大概是19的水平，双面是90%。早期我们在英利做梯形的双面，但是留下国内最早做梯形双面电池的论文。现在双面电池分三种，第一前面三种是N型的PERT，下面一中P型为基础的，也就是型的plus。
看一下N型的双面电池，90%以上，目前为止有四种方式，各有各的优点和缺点，这四种方式到目前为止还有很多企业介入相关的开发工作。第二种是在2015年进入了相关的开发工作，这是他们的产品，我们跟他们合作把效率做一些提升。当然旋涂的技术更多是低成本，因为可靠性还有稳定性有很大的争议。我们可以看到旋涂的工艺控制还是不错的，但是效率是比扩散低一些，但是正面也能做到20.5%以上，背面是正面的85-90%左右。这种电池也可以做半片、叠片、无主栅技术。N型单晶双面电池全球最大产2.1GWp，正面21%，背面19%。
林洋后来回到电池，选定了考察了两年，最后选定的是N型的双面，但是选的是两面扩散的技术，这是他的一个产品广告介绍。我们知道这上面做得最好的是采用韩国的LG，国内听不到它太多的声音，但是在双面电池上我们认为它是世界上作得最好的这是目前他的信息。他用N型的双面，正面可以做到22.7%，topcon他们可以做到23%，这个是对拓扑电池也有一定的影响，他们也做研发工作，这是他们做的组件，电力可以很轻松地做到400W以上。还有很一个技术，N级，这个技术更高端，现在22%以上是没有问题，一般可以做到23%，这个是我早期写的一本书，现在也有一些公司在进行相关的产业化工作。这种电池的最大好处是工艺路径比较短，一般有四排主要的设备，但是最核心的是每套工艺都非常严苛，而且设备的投资相对比较高。现在国内大概有4家公司小规模量产，但是大量公司在引进一个GW左右的生产。设备的投入可以做到1GW做到10个人民币左右，用PERC的设备还是要高40-50%。我想规模化以后应该是这个设备投资的门槛会降下来。这个效率做到从24.7%正面。
这个是我们采用的相关的技术做的工作，这是我们做的双面电池技术，可以做到95%以上。这个是我们通过电工所测量的，我们最新做到23%，现在160MW在泰兴的产业化拓展。这种技术更好地发展应该是在下步的研发计划还是可以配合的。
第三点，拓扑的产能有30GW以上，所以比较容易的不增加设备的情况之下，仅靠工艺把PERC的电池从单面做到双面，这是非常热门的技术，当然这个技术刚刚开始，最多能做到80%以上，这个技术刚刚开始，我想80也是有可能的。有两种技术路线，第一种国内用得比较少，就是用烧穿铝浆的办法，无需激光开孔步骤，正面的效率是20%左右。现在用得比较多的是德国的Isolarworld为代表的开发出来的，以双线技术，通过工艺步骤的改变，大家可以看到改变了三个步骤，氮化硅的厚度，包括激光的开孔，优点是局部的北场厚度根PERC的比较增加了2个微粒以上，这是非常不错的。当然这个是他们的产品，这种产品可以用在双部组件上，也可以用在单部组件上，这样可以把背面的贡献挖掘出来。
现在做到最高的效率，前两年我们可以看到，正面是21.5，背面是16.7，双面做到80%。这里面氮化硅的厚度从200微米变到80微米，锂双线（音）的厚度，大概是原来的15%左右，当然这两种铝浆是完全不同的。国内也有很多的公司，这是天合的结果，包括这种PERC在多晶上面也能做，正面是20，背面是14，这还是不错的结果，当然航天也在做相关的开发工作。
这个是我雷音给我的数据。这三种技术路径，是测到10-20倍组件的话，还是相对讲起来，双面率并不是我说得那么高，企业的成绩应该讲还是偏低一些，可以扩到PERC大概在85%左右甚至还有七十几的，M型的PERC技术相对比较窄一些，说明均匀性好一些。所以现在很多的光伏产业都在做双面电池，longi要做3-4GW，这是非常大的量。应用场景要比传统的单面电池要多很多，我们特别是在一些特殊的场景，这是举一些例子，有些单面比较困难，双面非常合适。可以看到它的实施结果，如果是南北向安装的话，大概日本早期的小型电站可以多发30%的电。在南北向的有积雪的地方也能多发40%。
当然N型双面电池也有一个好处，露光性比较低，一个是早晨和傍晚的话，N型双面的贡献会越来越明显，但是在地上做简单处理的话，是27%以上的增益。这个是刚才说的日本建的1MW的双面电池，黄颜色是增发的量，总的讲起来，增发25%。当然国内已经有一些熊猫电站有规模化的应用，达到20%左右的发电量的提升。
所以我们预测，未来十年，到2030年左右，我想单面是一个小众的市场，绝大多数是双面电池的一个机会，双面电池还是有很多的技术可以叠加在双面电池上面，可以进一步提高优化的空间。当然TOPcon是非常热门的技术，这是我们跟航天局做的，很容易用到N型的双面电池上面，进一步提高它的发电量。当然对PERC而言，更加有很多路好走，现在双面电池背面的是靠铝背场，包括正面的TOPcon技术的结合，我想在PERC的双面有很好的发展前景，当然更多的是背面的铝浆的配合。这里面有一些结果，特别是无主栅或者多主栅技术在普及，背面是铝双线的，多主栅对性能是有帮助的。背面铝浆是非常需要提高的话题，量产了以后，背面铝浆的话题像传统的铝浆以后，应该是可以解决的。提高PERC，大家可以看到红颜色是代表双面率比较低的，所以我们主要是做电池应用的，如果有兴趣，参加我们的CSPV，今年在西安10月份由隆基来承办，里面有很多相关的技术报告，谢谢大家。（能源新闻网）
