近年來，在光伏領(lǐng)跑者計劃的引導之下，我國光伏市場向高效化轉(zhuǎn)變的趨勢明顯。各種高效組件以優(yōu)異的性能獲得了不錯的市場占有率，其中以PERC組件最為火爆。在隆基、協(xié)鑫、晶科、晶澳、天合、阿特斯等國內(nèi)一線廠商的積極擴產(chǎn)之下，目前高效PERC電池大有引領(lǐng)光伏市場之勢。
近日隆基股份將單晶PERC電池光電轉(zhuǎn)換效率突破到22.71%創(chuàng)下新的PERC電池世界紀錄。據(jù)了解，隆基股份計劃在明年第二季度將目前的5GW單晶組件產(chǎn)能全部轉(zhuǎn)為PERC產(chǎn)線。而協(xié)鑫集成日前宣布已有效解決了多晶PERC電池的衰退問題，其高效多晶黑硅PERC電池量產(chǎn)產(chǎn)能已突破1GW，預計年底產(chǎn)能將達2GW。
繼PERC之后 誰將是下一個光伏技術(shù)“領(lǐng)跑者”？
專家認為單晶PERC的效率可能會提高到24%，PERC將在未來三到五年內(nèi)成為光伏市場的主流。據(jù)權(quán)威機構(gòu)預測，預計2017年底PERC產(chǎn)能將達到20GW，而到2020年，PERC產(chǎn)能將達到65 GW，出貨量將占整個光伏市場的50%。而除了技術(shù)優(yōu)勢及發(fā)展?jié)摿Γ琍ERC之所以能這么火，與2015年在光伏領(lǐng)跑者項目中的推廣是分不開的。
根據(jù)最新的“領(lǐng)跑者”計劃，第三批領(lǐng)跑者基地將分為應用領(lǐng)跑基地和技術(shù)領(lǐng)跑基地，其中技術(shù)領(lǐng)跑基地的出現(xiàn)正是為了推廣那些具備發(fā)展?jié)摿Φ那把丶夹g(shù)，使用的是自主研發(fā)、市場尚未應用的前沿技術(shù)或突破性技術(shù)產(chǎn)品。根據(jù)國家能源局下發(fā)的《關(guān)于推進光伏發(fā)電“領(lǐng)跑者”計劃實施和2017年領(lǐng)跑基地建設(shè)有關(guān)要求的通知》，技術(shù)領(lǐng)跑基地將通過給光伏制造企業(yè)自主創(chuàng)新研發(fā)的可推廣應用但尚未批量制造的前沿技術(shù)產(chǎn)品提供試驗示范和依托工程，加速科技研發(fā)成果的應用轉(zhuǎn)化，帶動和引領(lǐng)光伏發(fā)電技術(shù)進步和市場應用。從產(chǎn)品制造看，技術(shù)領(lǐng)跑基地采用的是目前尚未建成生產(chǎn)線、形成產(chǎn)能的產(chǎn)品，對于已有生產(chǎn)線、形成產(chǎn)能的先進技術(shù)產(chǎn)品，不屬于支持范圍。
很明顯，技術(shù)領(lǐng)跑基地主要是支持那些尚未建成生產(chǎn)線的前沿技術(shù)，結(jié)合PERC的發(fā)展曲線，被領(lǐng)跑者選中的前沿技術(shù)將很有可能借此機會獲得快速發(fā)展，并給行業(yè)帶來效率變革。那么繼PERC之后，誰將會是下一個光伏技術(shù)“領(lǐng)跑者”?
目前，晶硅電池仍是市場的主流，而要提高晶硅電池的轉(zhuǎn)換效率，一般是通過兩個方面的改進來實現(xiàn)。第一是通過增加電池的光吸收方面，比如光陷阱結(jié)構(gòu)，就是通過化學刻蝕或制絨等手段來增加電池的光吸收效率;第二是通過有效分離光生載流子，降低載流子復合來實現(xiàn)電池效率的提高，常用的手段為增加背場、增加鈍化層、改善襯底材料等。以下為小編列出的幾種正在開發(fā)的電池前沿技術(shù)，以作參考。
1、IBC電池
IBC電池即全背電極接觸晶硅光伏電池，選用N型襯底材料。IBC電池的優(yōu)勢在于正負極的金屬接觸均在電池片的背面，使得電池表面完全看不到傳統(tǒng)光伏電池在正面的金屬柵線，不但增大了電池的有效接觸面積，大大增加了電池的轉(zhuǎn)換效率，而且沒有柵線的電池正面在外觀上也更加美觀。
IBC電池的概念最早是由Lammert和Schwartz在1975年提出。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，IBC電池在一個太陽標準測試條件下的轉(zhuǎn)換效率已達到25%，遠超晶硅太陽電池。日本Panasonic公司在2014年將IBC技術(shù)與HIT技術(shù)結(jié)合，研發(fā)出的HIT-IBC太陽能電池最高效率達25.6%，打破晶體硅電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀錄。
美國SUNPOWER是最早實現(xiàn)IBC電池量產(chǎn)的公司，其實驗室最高轉(zhuǎn)換效率達25%，量產(chǎn)平均效率達23%。國內(nèi)天合、晶澳、海潤等企業(yè)對IBC電池技術(shù)的研發(fā)進行了投入，其中天合光能連續(xù)打破世界紀錄，將大面積IBC電池最高轉(zhuǎn)換效率刷新為24.13%。另外，天合與澳大利亞國立大學(ANU)共同研發(fā)的小面積IBC電池效率達24.37%。
因為IBC電池制造工藝復雜、使用的材料成本較高，使得其目前在國內(nèi)還沒有大規(guī)模生產(chǎn)。但IBC電池轉(zhuǎn)換效率高、發(fā)電能力出眾，使得其具備很好的發(fā)展空間，未來將有可能成為引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的新技術(shù)。
2、HIT電池
HIT(Hetero-junction with Intrinsic Thin-layer)電池即本征薄膜異質(zhì)結(jié)。不同于常規(guī)電池p-n結(jié)由導電類型相反的同種材料晶體硅組成，HIT電池的p-n結(jié)是由兩種不同的半導體材料—非晶硅/ 晶體硅組成。具備正反面受光照后都能發(fā)電;低溫制造工藝保護載流子壽命、高開路電壓、溫度特性好等優(yōu)勢。
1992年三洋公司的Makoto Tanaka和Mikio Taguchi第一次成功制備了HIT電池。日本Panasonic公司于2009年收購三洋公司后，繼續(xù)HIT電池的開發(fā)，實驗室最高轉(zhuǎn)換效率達24.7%。
大規(guī)模量產(chǎn)方面，據(jù)報道日本Panasonic現(xiàn)有HIT產(chǎn)能共1GW，電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率約為22.5%。據(jù)了解，最早投入使用的HIT組件至今大約11年，累計衰減僅為2%~3%。
HIT電池生產(chǎn)過程中的每一步工藝要求都非常嚴格，對前道晶硅的表面清潔凈化、低溫工藝和材料都有很高的要求。另外，相關(guān)材料成本依然較高，所以在保證高效的情況下，HIT電池大規(guī)模的量產(chǎn)還需要進一步的突破和發(fā)展。
3、雙面N型電池
N型電池是未來高效電池的發(fā)展方向，目前研究的N型單晶高效電池主要有：PERT電池，PERL電池，HIT電池，IBC電池，HBC電池等，其中PERT電池、PERL電池可根據(jù)其受光面不同，可分為單面受光型和雙面受光型。雙面 N型電池背面可接收反射光線，結(jié)合雙玻組件技術(shù)可提高3%以上的總發(fā)電量。日本三菱電機的n-PERL電池則采用雙面受光型結(jié)構(gòu)，在156*156mm2大面積單晶硅片上實現(xiàn)轉(zhuǎn)化效率21.3%。
英利公司PANDA電池是采用雙面受光型PERT結(jié)構(gòu)的大面積電池(239cm2)，PANDA電池雙面發(fā)電的設(shè)計，能夠同時接受從正面和背面進入電池的光線從而實現(xiàn)雙面發(fā)電的功能;正面采用細密柵線的設(shè)計，減少了遮光面積，提高了電池的短路電流。英利公司PANDA電池已實現(xiàn)量產(chǎn)，最高轉(zhuǎn)化效率達到了21.3%。PANDA電池與規(guī)模化生產(chǎn)的IBC、HIT等N型電池相比，其結(jié)構(gòu)簡單、制備成本低、工藝流程短，與現(xiàn)有的P型生產(chǎn)線相兼容，容易實現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。
此外，各類技術(shù)的相結(jié)合也是近來研究的熱點，譬如PERC+黑硅等技術(shù)的結(jié)合在未來也很有發(fā)展前景。各類技術(shù)誰能成為下一個光伏技術(shù)“領(lǐng)跑者”，最終還是要看生產(chǎn)工藝的完善度以及成本的降低。在此之前需要的是各企業(yè)加大研發(fā)力度，加快創(chuàng)新技術(shù)示范產(chǎn)線的開拓，從而將讓最新的技術(shù)得到推廣。