Tehnologije baterij, kot sta TOPCon in HJT, se še naprej premikajo iz laboratorija v industrijsko verigo

1. Ozadje dogodka

Nedavni sestanek je poudaril, da bo na podlagi prejšnje podpore centralnim podjetjem za proizvodnjo električne energije dodeljenih 50 milijard juanov subvencij za obnovljivo energijo. Izdaja te subvencije je pozitiven signal za razvoj obnovljive energije v moji državi, kar bo povečalo navdušenje domačih novih energetskih naprav, od tega pa naj bi imela koristi tudi fotovoltaična veriga vetrne energije. Pogovorimo se o specifični situaciji industrije fotovoltaičnih celic podrobneje.

Drugič, razumeti fotovoltaične celice

Fotovoltaična celica je optoelektronska polprevodniška plošča, ki uporablja sončno svetlobo za neposredno proizvodnjo električne energije. Dokler je osvetljen s svetlobo, ki izpolnjuje določene pogoje osvetlitve, lahko takoj odda napetost in ustvari tok, ko je zanka.

Glede na različne polprevodniške materiale lahko sončne celice razdelimo na sončne celice iz kristalnega silicija in sončne celice s tankim filmom. Celice kristalnega silicija lahko razdelimo na celice monokristalnega silicija in celice polikristalnega silicija, od katerih so monokristalne silicijeve celice nadalje razdeljene na celice tipa P in celice tipa N. Trenutno so najbolj razširjene monokristalne PERC celice tipa P monokristalne silicijeve celice, medtem ko se nove tehnologije sončnih celic, kot so TOPCon, heterojunction in IBC, nanašajo predvsem na monokristalne silicijeve celice N tipa.

Tretjič, razdelite progo

1.TOPCon baterija

Tehnologija akumulatorja TOPCon, in sicer tehnologija stika s pasiviranjem tunelskega oksidnega sloja, njegova struktura baterije je baterija s silicijevim substratom tipa N, na zadnji strani baterije se pripravi plast ultra tankega silicijevega oksida in nato tanek sloj dopiranega silicija je deponirano. Oblikuje se pasivna kontaktna struktura, ki učinkovito zmanjša površinsko rekombinacijo in rekombinacijo kovinskih kontaktov, izboljša napetost odprtega tokokroga in tok kratkega stika baterije ter izboljša učinkovitost baterije.

1) LPCVD je glavni proces, ki ga trenutno proizvaja TOPCon

Trenutno imajo celice TOPCon 4 različne industrializirane postopke, in sicer: LPCVD za pripravo polisilicijevega filma v kombinaciji s tradicionalnim postopkom popolne difuzije; LPCVD za pripravo polisilicijevega filma v kombinaciji s procesom ekspanzije bora in fosforja ionske implantacije; PECVD za pripravo polisilicijevega filma in postopek dopinga in situ; PVD pripravi polisilikonsko folijo in postopek dopinga na mestu samem. Med njimi je tehnologija LPCVD zrela in je dosegla množično proizvodnjo, lokalizacija opreme pa je popolna, vendar sta navijanje in počasna hitrost oblikovanja filma še vedno glavni problemi trenutnega procesa.

Polno ime poti tehnologije LPCVD je nizkotlačna metoda kemičnega nanašanja hlapov. Prednosti te tehnologije so zrela tehnologija, visoka integracija, dobra kakovost oblikovanja filma, velika zmogljivost opreme ter preprost in enostaven nadzor; vendar je težko imeti počasno hitrost nanosa premaza, nizko stopnjo tvorbe filma in sekundarno dopiranje, zavijanje, resno nanašanje kremenovih delov itd. Tehnologija LPCVD je najbolj splošno sprejeta in edina tehnologija, ki je bila komercializirana v velikem obsegu.

2) Proizvajalci pospešujejo načrtovanje proizvodnih zmogljivosti TOPCon in napredujejo v procesu industrializacije. V zadnjih dveh letih so domača podjetja v bistvu rezervirala prostor za preoblikovanje TOPCon za nove proizvodne linije PERC za kasnejše nadgradnje. Proizvodne zmogljivosti PERC številnih prvovrstnih proizvajalcev so se postopoma ustavile, trenutni načrti širitve pa so se preusmerili tudi na gradnjo proizvodnih linij tehnologije N-tipa. Z vstopom v drugo četrtletje se je začela sproščati proizvodna zmogljivost TOPCon številnih proizvajalcev, vključno z Jinko, in pričakuje se, da bo užival tehnološko premijo.

2. HJT baterija

HJT celice so izdelane iz tankih filmov kristalnega silicija (c Si) in amorfnega silicija (Si), ki združujejo dvojne prednosti sončnih celic kristalnega silicija in tankoslojne tehnologije, saj ima tanek film značilnosti močne absorpcije svetlobe in odlične zmogljivosti pasivacije. HJT se razvija že 47 let. Z ponovitvijo tehnologije in izboljšanjem učinkovitosti pretvorbe je HJT baterija prešla v fazo domače komercializacije.

Prednosti celic HJT so, da je procesni tok kratek in je učinkovitost pretvorbe visoka. Proces baterije HJT vključuje večinoma 4 povezave, kar je veliko manj kot PERC (10) in TOPCON (12-13); poleg tega se lahko učinkovitost pretvorbe HJT superponiranega IBC in perovskita v prihodnosti poveča na več kot 30 odstotkov.

Pot znižanja stroškov HJT je jasna, stroški HJT pa naj bi bili v 22 letih nižji od PERC. Cena baterije HJT je 0.18 juanov na vat višja od cene PERC, 94 odstotkov povečanja stroškov pa je v stroških brez silicija. V prihodnosti je zmanjšanje stroškov HJT odvisno predvsem od zmanjšanja porabe silicija, zmanjšanja stroškov srebrne paste, ciljne lokalizacije in zmanjšanja stroškov opreme.

3. IBC baterija

IBC se nanaša na tehnologijo baterije z vmesnim zadnjim kontaktom, kontaktne elektrode P/N stičišča, substrata in oddajnika pa so izdelane na zadnji strani baterije v interdigitalni obliki. IBC celice imajo visoko učinkovitost pretvorbe in so lepšega videza, še posebej primerne za integracijo fotovoltaičnih zgradb in imajo dobre možnosti za komercializacijo. Čeprav so prednosti celic IBC izjemne, je proces celic IBC zapleten, polprevodniške tehnologije, kot so maske in fotolitografija, pa se uporabljajo večkrat, stroški pa so skoraj dvakrat višji od običajnih celic.

Zaradi dobre kompatibilnosti strukture IBC baterije so se postopoma oblikovale tri glavne procesne poti: 1) klasični IBC baterijski proces, ki ga predstavlja SunPower; 2) baterijski proces POLO-IBC (TBC), ki ga predstavlja ISFH; 3) Kaneka baterijski proces Reprezentativni proces celic HBC (IBC-SHJ). Glede na rezultate poskusa Kaneka iz leta 2017 lahko trenutna učinkovitost pretvorbe celic IBC-SHJ (HJT) doseže do 26,7 odstotka, kar je višje od eksperimentalne učinkovitosti celic TOPCon in HJT.

IBC spada v rezervno tehnološko pot, začela pa se je postavitev poskusne proizvodnje za raziskave in razvoj. Trenutno je proces izdelave baterij IBC/HBC zapleten, tehnični prag je visok, proizvodni stroški pa visoki, kar spada v tehnično pot v rezervi za raziskave in razvoj. Najbolj zreli podjetji za množično proizvodnjo tehnologije IBC na svetu sta SunPower in LG.