丹羿深度 | BC——“边缘”技术的另类出道?
2023-09-20
DANYITZ
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近几年,在讨论热烈的光伏电池技术的路线之争中,BC似乎不曾拥有姓名。这是一个工艺繁琐(文献上有着令人望而却步的长冗工艺流程)、结构特殊的技术。转换效率高、但良率低、成本高可能是大家对它最深刻的印象。 BC早期很少出现在大家的视野,2020年的新闻报道,对BC的扩产描述非常简单:“ 2018年8月23日,黄河水电公司投建的国内首条量产规模(200MW)的IBC电池和组件生产线在西宁市开工,今年(2019年)10月,黄河水电公司实现IBC产品成功下线,2019年12月23日,IBC电池实现量产。同时,IBC量产电池平均转换效率提升到23%。” 彼时,新闻上铺天盖地的是PERC、PERC+SE扩产,以及关注度极高的HJT中试线扩产规划,BC还是个默默无闻的小角。
2021年4月,头部电池厂发布对外投资公告,首次提到珠海、义乌新世代产线的扩产。高昂的投资金额引发市场猜测这是N型电池大规模扩产的迹象,但很少人猜对技术方向。2022年龙头公司P型BC电池宣布扩产,点燃了BC的关注度,但对于其应用场景和成本仍存在诸多争议,高端小众路线是市场对BC的标签。 直到今年9月,龙头公开表态未来5-6年,BC类电池将成为晶硅电池的绝对主流,其大量产品都会走向BC路线,大家眼中的边缘技术逐步走到聚光灯下。 其实,IBC并不是一个全新的技术,早在1975年,Schwartz和Lammert就提出了背接触式光伏的概念。1985年,Swanson教授创立Sunpower,专注研发IBC电池,2020年8月分拆为Sunpower和Maxeon,由Maxeon负责IBC的电池组件的研发和生产。 技术路线上,IBC已分化成Sunpower经典IBC路线、以ISFH为代表的POLO-IBC工艺和以KANEKA为代表的HBC(IBC+HJT)电池工艺。近20年来,BC电池转换效率不断取得突破,KENEKA和ISFH均实现了26%以上的效率记录,国内头部企业也创造了平均量产转换效率26.5%的成绩。 图片来源:《Back-contact structures for optoelectronic devices: Applications and perspectives》(Yang,Z.,et al.,2020) BC的优点有很多。BC正面沉积钝化和反射膜,背面PN结和金属接触以叉指式排列,消除了正面金属电极带来的光学损失,转化效率高,且由于正面无栅线,更加美观,对分布式场景更加适配。 BC作为一种结构,通用性好,TOPCon、HJT、PERC、叠层电池都有与BC结合的潜力。在这个技术平台上,通过工艺优化可以持续扩大效率优势,这意味着26%的效率并未接近BC的效率极限。此外,全生命周期发电量更高,衰减率更低也是优势之一。 资料来源:《IBC太阳电池技术的研究进展》 、《高效率n型Si太阳电池技术现状及发展趋势》
但BC技术门槛高,产业化难度大同样是事实。 ① BC对正面钝化性能和背面图形化均提出较高要求。由于PN结和栅线都在背面,如何做到有效的隔离且避免短路是BC面临的较大难题,这些对电池结构设计和工艺控制带来了更高的挑战。过去海外公司采用成本极高的光刻工艺限制了BC的推广,而国内公司通过激光图形化的方案能够实现更好的经济性。 ② 需要探索更多的成本下降路径:BC的高成本来自于比PERC更低的良率、更多的栅线耗量,但效率的提高带来的同等面积更高的功率能有效地摊薄非硅成本。此外,通过工艺优化提升良率、非银技术减少昂贵的金属银使用等,也有望从各个角度驱动成本下降,但这更考验企业的工艺能力、经验积累和技术创新,成本下降的空间仍需拭目以待。 ③ 产业链生态的完善:BC价值链正在逐步完善,从硅片(拉晶技术、硅片质量)、到电池技术(激光、钝化、印刷)再到组件(串焊、封装等)都需要相应的改变和价值的附加,可喜的是这些已经在进步。 我们无法在当下定论BC一定是未来的主流,但是它提供了一种晶硅电池升级的方向,未来渗透率的天花板还取决于光伏人的持续努力和产业进步速度,我们则需要以开放的心态和视野予以重视并耐心等待。 光伏行业发展到今天,我们惊喜的发现,国内光伏技术量产的创新已经逐步走向少人区,并尝试触碰更高的效率天花板和更低的度电成本。BC或许只是中国光伏创新的一个缩影,未来仍值得期待。
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