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解析:超级领跑者先进光伏技术之双面电池技术

国际太阳能光伏网  来源:索比光伏网  日期:2017-01-11

据悉,国家能源局为进一步促进光伏前沿技术产品应用和产业升级,将在现有领跑者基础上推出升级版的领跑者计划(业内又称“超级领跑者”)。其中将涉及的产品或技术类型主要有PERC(钝化发射极及背面接触)电池组件、MWT(金属穿孔卷绕)电池组件、黑硅电池组件、异质结(HIT或HJT)电池组件、IBC(背接触)电池组件、双面电池组件、切片电池组件、叠瓦电池组件、双玻组件、智能组件等。

由于超级“领跑者”的牵引以及光伏产品的技术推进,高效产品的研发成为太阳能电池技术发展的重点。近日,英利的“熊猫”N型双面发电光伏组件通过了鉴衡认证中心(CGC)“领跑者”先进技术产品认证,获得行业首张双面发电产品认证证书,电池正面转换效率、组件正面转换效率、组件双面发电增益率均达到A+,组件出厂功率将达到300W以上。

双面电池技术作为光伏前沿技术,是升级版领跑者计划所需要的先进技术之一。现针对这项技术产品进行介绍。

优势明显,实现技术领跑

目前市场上大部分的晶体硅太阳能电池是由硼掺杂P型硅制成,然而P型硅太阳电池在光照下会出现大的功率初始衰减。N型产品的技术是由磷掺杂N型硅材料,其光致衰减可忽略。此外N型硅对某些金属杂质的敏感性低(如铁等),在相同的杂质浓度下,N型硅比P型硅有更高的少数载流子寿命,这些特性使N型硅电池具有长寿命和高效率的特点,吸引全球顶尖的光伏研究机构和企业均对其进行研发。

其中有美国Sunpower公司研发了交指式背接触(IBC结构)N型硅太阳电池、日本三洋公司研发的HIT结构非晶Si/N型硅异质结电池、德国弗朗霍夫太阳能研究所研发的PERL结构N型硅太阳电池和英利研发的双面发电前表面硼发射极高效率N型硅太阳能电池和组件(被命名为PANDA“熊猫”技术)。相对于HIT、IBC和PERL等结构,PANDA“熊猫”技术的优势在于和普通的P型硅太阳电池具有相同的电池结构,制作工艺可以兼容,使得制备成本降低。

如下图1所示为N型硅电池的结构。从图中看出电池发射极位于电池之前,在制备工艺上,采用硼掺杂制备发射极,磷掺杂制备N+背场。由于N+磷背场代替常规P型硅太阳电池用铝浆印刷技术形成的P+铝背场,同时背面电极也采用与前面电极相同的栅线结构,使电池前后表面都能吸收光,从而提高电池的单位面积发电量。

此双面发电电池是钝化发射极且背表面全扩散电池,也是典型的双面发电电池,更是引领N型双面发电的开创性产品。利用该技术制成的双面发电组件具有双面发电特性、初始光衰低、良好的弱光性能、良好的温度系数、30年线性质保、抗PID(电势诱导衰减)、抗蜗牛纹、超强耐候性、良好的机械性能和1500V系统设计等明显优势。

 


 

前景广阔,迎合行业主题

光伏行业发展最核心的竞争力是度电成本,归根结底是技术创新。一般认为,影响度电成本的因素主要有四个方面:初始投资、发电量、系统效率和融资成本,除融资成本外,其他方面都和技术发展水平息息相关,尤其是光伏组件的技术水平,因为组件在系统中的初始投资比重最大,并直接影响发电量和系统效率。N型双面发电组件因其卓越的发电量和优异的可靠性,在降低度电成本方面有天然的优势。

在相同装机容量的情况下,N型双面发电组件可以大幅度节省土地、支架、电缆、运维等投资,并在生命周期内进一步提升发电量和优化系统效率,这一特性必将会成为市场追逐的方向,市场份额在可预见的未来也会有重大突破,ITRPV(国际光伏技术路线图)预测到2025年将单晶硅占据光伏市场份额首位,其中80%以上为N型单晶。

N型双面发电组件的双面发电特性,也极大地拓展了光伏系统的应用范围。案例表明,在优化组件的安装倾角、距地高度和地面反射率的情况下,N型双面发电组件能够充分利用环境中的反射光和散射光发电,与相同装机容量的P型组件相比,提升高达30%的发电量。因此,N型双面发电组件除应用在地面电站外,还可以垂直安装,适用于围栏、太阳能幕墙和高速公路的隔音墙等场合,也可在分布式电站、屋顶光伏系统、采光型农业大棚、雪地、水面等场地应用,满足各种环境下人们对能源电力的需求。

在N型双面高效电池领域,英利始终保持全球最前沿的技术研发和产业化实力,其“熊猫”产品自2009年开始研发至今,在技术升级、材料组合、版型设计、包装运输等方面进行了全方位的升级,新一代熊猫电池正面效率可达到21.5%,背面发电效率可达到正面的90%以上,领先行业同类技术。采用新一代“熊猫”电池生产的PANDA Bifacial系列光伏组件(60片电池)在优化后的系统安装现场,组件背面可贡献10%~30%的正面发电量,实际发电功率超过380W,等效组件效率达到24.5%,可降低25%以上的系统成本。

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