高效才能“領跑” ——專訪天合光能副總裁、光伏科學與技術國家重點實驗室主任、PVTT技術·智庫聯合主席馮志強博士
本文摘要:近日,在全球最大的太陽能汽車比賽“日本2017FIA電子與新能源太陽能賽車錦標賽”中,由天合光能IBC太陽電池驅動的太陽能賽車再度摘得夢想組桂冠,連續第三次衛冕大賽冠軍。天合光能自2015年開始與日本大阪產業大學合作研制“OSU-Model-S”太陽能賽車,其全部動力來自由天合光能研發的IBC太陽電池。該款賽車已在2015和2016年的鈴鹿FIA太陽能汽車賽中兩次奪冠
  近日,國家能源局、工信部以及國家認監委近日已聯合下發了《關于提高主要光伏產品技術指標并加強監管工作的通知》,規定從明年起將適當提高光伏組件的市場準入效率及“領跑者”技術指標。期待良久的“領跑者”技術指標終于來了,業內認為,此舉將加速光伏市場洗牌,利好龍頭企業。在競爭如此激烈的今天,如何做到快人兩步,占領高效技術制高點?
 

天合光能副總裁、光伏科學與技術國家重點實驗室主任 馮志強
 
  天合光能副總裁、光伏科學與技術國家重點實驗室主任馮志強就在接受《光伏產業觀察》記者的采訪中,暢談高效技術路線,展望行業技術發展,并對光伏行業未來應當如何布局提出了他的見解。
 
  絕對潛力的“轉化效率之王”--IBC電池
 
  近日,在全球最大的太陽能汽車比賽“日本2017FIA電子與新能源太陽能賽車錦標賽”中,由天合光能IBC太陽電池驅動的太陽能賽車再度摘得夢想組桂冠,連續第三次衛冕大賽冠軍。天合光能自2015年開始與日本大阪產業大學合作研制“OSU-Model-S”太陽能賽車,其全部動力來自由天合光能研發的IBC太陽電池。該款賽車已在2015和2016年的鈴鹿FIA太陽能汽車賽中兩次奪冠.
 
  “太陽能賽車對電池效率要求非常高,而IBC電池的最大優勢就是發電量高,電池轉換效率可以達到24%,甚至達到了25.2%,目前IBC電池結構結合了非晶硅的鈍化后,世界紀錄的效率已經達到了26%。”馮志強進一步介紹到,“天合光能做的是可量產的IBC電池,其發電效率在實驗室達到了24.13%,在中試生產線上達到23.5%,平均效率達到23%是沒有問題的。劣勢是工藝復雜,相對制造成本高,門檻比較高,目前一般的太陽能廠家還做不了,我們也投入研發了好幾年。”
 
  IBC太陽電池(InterdigitatedBackContact指交叉背接觸),是指電池正面無電極,正負兩極金屬柵線呈指狀交叉排列于電池背面。IBC電池最大的特點是PN結和金屬接觸都處于電池的背面,正面沒有金屬電極遮擋的影響因此具有更高的短路電流Jsc,同時背面可以容許較寬的金屬柵線來降低串聯電阻Rs從而提高填充因子FF;加上電池前表面場(FrontSurfaceField,FSF)以及良好鈍化作用帶來的開路電壓增益,使得這種正面無遮擋的電池不僅轉換效率高,而且看上去更美觀,同時,全背電極的組件更易于裝配。IBC電池是目前實現高效晶體硅電池的技術方向之一。
 
  高轉換效率IBC電池不但可降低光伏系統的LCOE,在太陽能汽車、太陽能飛機、太陽能飛艇等特殊領域都有著廣泛的應用前景。
 
  IBC電池因其特殊的制造工藝流程,使得制造成本較高,但馮志強表示IBC電池未來發展具有潛力,具有以下兩方面的優勢,“第一,生產IBC電池只需升級現有晶體硅產線就能做,因為其并不是完全不同的技術路線,不需要推倒之前的所有設備。第二,分布式市場的崛起,在屋頂這樣面積有限的情況下,就需要用到高效電池,雖然高效電池較貴,但總體規模不大,而且精致漂亮,因此IBC電池運用在分布式屋頂市場上會有很大優勢。”
 
  “領跑者”新擔當PERC技術,仍有提升空間
 
  在國家能源局、工信部以及國家認監委發布的第三批光伏領跑者效率技術指標中指出,領跑者基地多晶組件和單晶組件技術指標分別提高至17%和17.8%,多晶組件一年內衰減率不高于2.5%,單晶組件不高于3%。業內分析師認為,新標準單多晶組件效率對應電池效率約為20.5%和19.4%,以現行產品來看,單、多晶基本上都要PERC才能滿足領跑者計劃要求。
 
  “目前在PERC電池產業中,單晶PERC電池效率能達到21.5%,個別領先企業已經可以做到22%的電池效率,多晶PERC再加上黑硅制絨,效率做到20%沒有問題,這是現在的現狀。PERC的未來,我認為將會是行業主要的發展方向。”
 
  馮志強表示,未來幾年內,即使光伏行業在技術方面沒有其他突破性的進展的話,還可以繼續提升PERC電池的效率空間。“PERC技術的轉化效率達到22%并不是極限,理論上說,PERC的電池效率在實驗室可以達到24%,在產線上預估可以達到23%,但這個效率是在控制低成本的技術條件下。如果不考慮成本,只考慮技術,效率肯定不止23%,但是我們需要控制成本,經過幾年的努力,產線量產效率做到23%是沒有問題的。”
 
  那么,PERC電池在技術上還有哪些方面可以提升效率?馮志強認為可以從技術及成本兩方面上提升PERC更多空間。“技術上,首先硅片質量還可以進一步提升;第二,金屬柵線設計,形貌可以進行改良,柵線還可以做到更細,目前做到50微米,未來可以做到30微米以下;第三,正面擴散可以優化;第四,最重要的一點,因PERC電池是背面鈍化,而背面鈍化還有很多優化空間,接觸孔的圖案可以做成點接觸,使得接觸的空間更小更密。”馮志強表示:“成本方面,除了技術提升對成本下降有貢獻以外,其實組件的制造成本還可以繼續下降,下降的原因一方面是由于組件制造的規模增加,規模效應對組件成本下降起到很大作用;另一方面是硅片原材料成本的下降,包括了銀漿成本的下降;還有一個很重要的原因是PERC電池設備的國產化,目前關鍵設備主要還是從國外進口,但已經有國內設備產商能夠生產了,這些設備的國產化也會促就成本的下降。”
 
  IBC、HJT等將引領“超跑”?
 
  在第三批“領跑者”計劃中,還將繼續鼓勵競爭機制,并推出HJT(異質結太陽能電池)、IBC等“超級領跑者”,讓高新技術也有應用空間。此次技術標準的提高,意味著對企業的產品要求將更加嚴苛,這也更加符合第三批“領跑者”計劃的需要。
 
  馮志強認為“領跑者”指標雖然每年都在提升但業內尚且可以達到,然而想要達到“超級領跑者”指標并不容易,需要行業向著“更高效”邁進。
 
  “超級領跑者”有著更高的門檻,是國家極力引領行業朝著高端制造、智能制造路線行進,努力研發高質量高品質產品,對行業起到推動作用。因此,對于行業來說,馮志強認為應該在以下幾方面進行布局,才能適應國家的更高要求。“第一,要做到降本提效,首先需要提高制造端設備智能化、自動化水平,使得制造過程智能化;第二,智能化制造在產線自動化的基礎上,還需重點提升智能化管理,用數據來監控與追溯產線,形成監控系統,利用云平臺大數據的概念導入智能化,在制造端采取措施以保證規模產品的高質量。”
 
  此外,在第三批“領跑者”計劃中現身的“超級領跑者”計劃,其技術和效率門檻目前并未公布,中國官方亦尚未制定第三批領跑者與超級領跑者專案所分配的指標量以及競標時間。政府希望透過領跑者來刺激光伏產業技術升級、轉型的目標,還須看“超級領跑者”放出的規模,以及所制定的技術門檻而定。
 
  馮志強認為:“'超級領跑者'的門檻一定是要高效電池,在新技術中,HJT電池、IBC電池、MWT等太陽電池技術都可以達到更高的效率,單晶N型PERT電池效率可達22%以上,這些新技術的發展都鼓勵了高效電池的市場化。以N型硅片為基底的高效電池,例如N型PERT電池、HJT電池、IBC電池都是未來高端市場的技術。”
 
  另一方面,馮志強也表示,目前“領跑者”及“超級領跑者”的市場都以大型光伏電站為主要對象,而IBC及HJT等高效電池雖然效率高但其成本也高,因此,業內在大型電站中使用IBC及HJT電池時,應結合實際情況,綜合考量如自然條件、光照、土地、安裝成本等非技術以外的成本因素,最后核算度電成本,全方位考量和評估,繼而選擇最佳方案。
 
  高效產品+智慧能源才是未來
 
  2017年上半年,中國光伏市場環境發生著很大的變化,分布式受到各企業“青睞”,應用多樣化開始顯現,挑戰和機遇并存。在“互聯網+”國家戰略和國家電力體制改革的大背景下,業內許多企業已從分布式發電、智慧分布式能源管理、智慧能效管理、微電網等多個方向入手,布局一體化的能源互聯網生態閉環。
 
  馮志強認為光伏市場的未來將朝著分布式光伏發電方向發展。“新型的光伏市場從建設大型電站開始,待市場成熟后會發展分布式光伏發電。分布式光伏發電可利用家庭、廠房屋頂、交通公路兩側等,幾乎所有人文活動的場景都可以利用起分布式光伏發電。從技術上來說分布式光伏發電對高效電池產品要求更高,此前多晶硅占據了光伏市場的絕大部分,在行業經過幾年的發展后,單晶在市場上的份額逐漸增加,正是因為分布式市場的崛起。”
 
  數據顯示,2017上半年,我國新增光伏發電裝機容量達到24.4GW,同比增長9%,其中分布式光伏新增裝機7.11GW,同比增長2.9倍。上半年累計裝機量達101.82GW,其中,光伏電站84.39GW,分布式光伏14.73GW。與此同時,在“一帶一路”戰略引導及國際貿易保護形勢的影響下,我國光伏企業海外布局加速推進,“走出去”步伐加快,產能擴張依然強勁。
 
  馮志強認為高效產品與智能化能源管理同樣是建設“一帶一路”的關鍵,“在以迪拜為例的富裕國家和地區,其光照條件好,但光伏應用還有待發展,未來可采取光伏產品加上應用產品模式,例如光伏+儲能,光伏+家用電子產品,例如電冰箱,電視機等家用電器;也可以在別墅屋頂安裝光伏發電系統,充分利用光照資源好這一優勢,打造智慧家庭能源管理系統便可應用在”'一帶一路'上的富裕國家;另一方面,在貧窮地區、無電地區,由于缺乏電網配置,對于此類地區主要利用離網系統,不僅僅是銷售發電產品,還要考慮如何真正運用到客戶端,其實無電地區作為智慧能源其中的一部分,運用高效產品配合自發自用的離網系統,白天發電,晚上使用,真正做到高效產品和智慧能源的結合。“馮志強介紹道。
 
  在采訪的最后,馮志強期許業內共同攜手推進技術進步,助推產業發展,期待更高效產品的出現。同時,馮志強強調,實現低成本高效太陽電池產業化是我們的最終目標,未來的光伏行業一定是高效、智能以及平價的。高效太陽電池必將會走進千家萬戶,成為普通老百姓看得見,摸得著,用得起的產品。
 
掃碼關注“光伏產業觀察網”微信公眾號
《光伏產業觀察》創辦于2010年,由中國循環經濟協會可再生能源專業委員會、中國可再生能源學會光伏專業委員會、中國光伏行業協會共同主辦,深受光伏行業認可,是業內知名媒體。
91人人碰在线