知情郎·眼|侃透天下专利事儿
光伏N型TOPCon电池火了!
感觉举国光伏路线都玩出花了!
据说,TOPCon成品报价已逼近主流PERC系列电池价格。
8月8日,N型TOPCon技术路线代表中来股份首次对外公示了其电池的价格。
其中,单晶N型TOPCon电池182双面,报价为1.40元/瓦;单晶N型TOPCon电池210双面为1.41元/瓦。
从电池片的最新价格来看,中来股份的单价仅比市场主流的PERC电池高1.1-1.4毛钱。
当然,人家只是报价,未必会大规模接单。
如果,中来股份对外市场报价如其所言能做到规模量产,那么,TOPCon光伏太阳能电池技术已无限逼近成熟路线了。
二级市场也很给脸,TOPCon概念股今日领涨。
涨涨涨!
另外,国内太阳能电池技术发展如火如荼,美国人也坐不住了。
日前,美国参议院通过史上最大气候法案,此次法案规模高达3690亿美元,内容主要涉及五大方面,其中颇受市场重视的是法案的第二部分,重点覆盖清洁能源制造业,包括太阳能电池板、风力涡轮机、电池、电动汽车、氢气生产以及关键矿物在内的众多细分。
多年前,美国人就指责中国光伏产业获得政府的巨额补贴,通过不正当竞争主导了全球太阳能产业发展,直接导致了美国太阳能产业被“压垮”。
这次,美国人也学中国,大规模补贴行业,目标是尽可能建立一个完整的美国国内的太阳能供应链,生产100%的美国制造太阳能板。
美国政客翻来覆去炒冷饭喊口号,不允许中国人继续主导太阳能产业。
知情郎感同身受,因为很多咨询行业的业务也是炒冷饭整合信息,含金量很有限。
手里没点真技术的可怜手艺人啊,同病相怜!
有产品说产品,没事天天扯后台干爹,干啥呦!中国光伏太阳能产品确实物美价廉,卖遍全球,这你得认啊!
另外,要插句,很多光伏技术源头其实来自美国,TOPCon 技术实际也是欧美人开发并完善的,但是,在大规模产业化这块,中国远胜欧美。
01TOPCon技术路线发展史
之前,知情郎写过光伏太阳能电池HJT路线、钙钛矿技术路线文章,今天,得把TOPCon路线补全,算是齐活了!
TOPCon,全称为,隧穿氧化层钝化接触太阳能电池(Tunnel Oxide Passivated Contact solar cell TOPcon)。
技术名字够长的。
这个技术可大幅度提升N型电池VOC和转换效率。
人家的工作原理是,高质量的超薄氧化硅和重掺杂多晶硅的叠层结构,对全背表面实现了高效钝化,同时载流子选择性地被收集,具有制备工艺简单、使用N型硅片无光致衰减问题和与传统高温烧结技术相兼容等优点。
TOPCon技术概念最早由德国 Frauhofer 研究所于 2013 年提出,并于2015年研发出效率达到 25.1%的新一代 TOPCon 电池。
2017 年美国乔治亚理工学院对TOPCon 电池的电性能模拟研究将其电池效率进一步提高到了25.7%,同年德国 Frauhofer 研究所的 Armin Richter 团队在P 型FZ(区熔)硅片上首次应用了 TOPCon 技术并达到 24.2%的电池效率;
理论计算,钝化接触太阳能电池的潜在效率28.7%,最接近晶体硅太阳能电池理论极限效率29.43%,远高于PERC的24.5%。
当下看,代表未来光伏太阳能电池趋势的N型电池技术主要包括TOPCon与HJT。
HJT电池理论效率高于TOPCon电池,但TOPCon电池优势在于产线与当前主流PERC电池产线部分兼容,新增投资远远低于HJT电池生产线。
TOPCon与HJT技术两种技术路线主要特点相比,TOPCon光致衰减首年1.5%、以后1.5%高于HJT零PID、零LID,光电转换率23.5-24%与24%相近,但TOPCon在理论光电转换效率28.7%及烧结温度高皆优于HJT的27.5%和烧结温度低、需使用成本更高的低温银浆。
目前TOPCon主流电池量产效率约23.7-23.8%,部分电池厂商已实现24.0%+。
2021 年隆基绿能在单晶硅片商业化尺寸 TOPCon 电池效率上首次突破25%,N型TOPCon转换效率达到了25.21%,2022 年晶科能源自主研发的182 N型高效单晶硅电池最高效率达到了25.7%。
不得不赞叹,中国厂商在光伏商业化这块,比欧美人更果敢!投入也更大!
02工艺难点是钝化接触结构
TOPCon电池的制备工序包括清洗制绒、正面硼扩散、刻蚀去硼硅玻璃(BSG)和背结、氧化层钝化接触制备、正面氧化铝/氮化硅沉积、背面氮化硅沉积、丝网印刷、烧结和测试。
其中,氧化层钝化接触制备为TOPCon在PERC的基础上增加的工序,也是TOPCon的核心工序。
直白点说,工序难点就是如何实现钝化接触结构!
TOPCon电池有四种工艺流程可实现钝化接触结构,分别是:
LPCVD制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺;
LPCVD制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺;
PECVD制备多晶硅膜并原位掺杂工艺;
PVD制备多晶硅膜并原位掺杂工艺。
从目前行业披露的资料来看,当下主流工艺LPCVD技术路线,原因是简单成本低,可工业化。
LPCVD 技术路线全称“低压化学气相沉积法”,是各技术路线中被最广为接受,也是唯一规模商业化的技术。
方法一:本征+扩磷。LPCVD制备多晶硅膜结合传统的全扩散工艺,工艺成熟且耗时短,120min生成120-150nm的非晶硅层,大概15nm/min,良率较高、生产效率高,已实现规模化量产,不足是绕镀和成膜速度慢。这项技术是目前TOPCon厂商布局的主流路线,主要是晶科能源和天合光能。
方法二:直接掺杂。LPCVD 制备多晶硅膜结合扩硼及离子注入磷工艺。离子注入技术是单面工艺,掺杂离子无需绕度,但扩硼工艺要比扩磷工艺难度大,成膜时间 240min 左右,是本征的2 倍,需要更多的扩散炉和两倍的 LPCVD 导致投资成本高,沉积完之后进行退火激活,与本征相比良率差一些,转化效率要高一些,主要布局的是隆基股份。
03敢公开报价的中来股份进展如何
在行研调研中,中来股份披露了自身TOPCon电池业务进展度。
公司表示,TOPCon电池的主要优势在于单位设备投资额相对较低、电池效率提升空间大、规模越大非硅成本越低。公司有IBC技术且有过小批量出货,但是成本比较高,所以公司决定将TOPCon和IBC结合研究TBC技术,目前已取得一些进展。公司规划的电池技术路线是TOPCon1.0-TOPCon2.0-TOPCon3.0-TBC-钙钛矿叠层,公司一直坚持的目标就是研发可量产的技术,实现低成本需求。
TOPCon电池银浆耗量方面,一方面公司通过栅线设置提升浆料印刷能力来降低银耗,另一方面通过寻找银浆替代品减少银耗。
公司从刚布局时的160mg/片降到130mg/片,预计后续可以降到100mg/片,明年的目标是60-70mg。未来TOPCon3.0技术投入使用,非硅成本有望做到与PERC基本持平。
公司TOPCon产能目前布局在泰州和山西太原,泰州有TOPCon1.0技术产能和2.0技术产能,山西太原有2.0技术产能,关于非硅成本方面,泰州TOPCon1.0产能为老产能,非硅成本相对偏高,约比泰州TOPCon2.0产能高5分/W以上,泰州TOPCon2.0产能为新建的1.5GW产线,因规模有限,非硅成本约比PERC高5-7分/W;山西项目一期首批4GW也是使用的TOPCon2.0技术,目前该项目正处于爬坡阶段,尚未有具体数据,对于该产线非硅成本目标约比PERC高3-5分/W。公司希望TOPCon3.0技术研发成功后,可以实现非硅成本与PERC基本持平。