高效异质结组件技术发展-东方日升-刘亚锋-solarbe文库

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高效异质结组件技术发展刘亚锋 10/23 目录光伏组件产品发展异质结组件产品及优势异质结组件产业化挑战展望目录光伏组件产品发展异质结组件产品及优势异质结组件产业化挑战展望  组件技术创新加速，提效降本仍然主线，降低度电成本是最终核心目的  可靠性是所有降本增效的基本原则，不可忽视提升功率降低成本可靠性提升降低度电成本 LCOE 光伏主旋律光伏产品路线图 2020 2016 双玻组件 1500V组件半片电池组件 HJT/Topcon 大尺寸 158, 166, 210 2018 P型双面叠瓦组件 166大硅片组件 2017 2019 MBB组件 N型双面 158 电池组件多元化方案大尺寸 158, 163, 166 HJT/Topcon 大尺寸 166,18X, 21X 2021 2022 HJT/Topcon 大尺寸 18x, 21X TITAN 5.0开启 HJT21X 2023 TITAN 6.0时代目录光伏组件产品发展异质结组件产品及优势异质结组件产业化挑战展望什么是异质结光伏电池带本征薄膜层的异质结电池它的 PN结由晶硅（ C-Si）和非晶硅（ α-Si ）形成，所以称为异质结；它有一个对称的结构本征透明导电层 TCO/P型氢化非晶硅层 /本征氢化非晶硅层 /N 型晶体硅衬底 /本征氢化非晶硅层 /N型氢化非晶硅层 /本征透明导电层 TCO 它是一个天然的双面电池采用 N型硅片；采用印刷（银）或电镀（铜）工艺来形成金属通路收集电流；为什么说异质结是最好的电池技术完美的全面积钝化无金属复合区单结电池转换效率纪录  具有对称结构的天然双面电池，拥有 10-30的增益率，是所有电池技术中双面率最高的一种（理论上为 95）；  采用 N型硅片，无硼氧对，无 B-O效应引起的 LID；  采用 TCO膜，抗 PID性能最佳；  采用非晶膜全面积钝化，可获得超过 700mV的最高 Voc，效率更高；  稳定的温度系数 - 0.24/℃ ，而 PERC晶硅电池在 - 0.38/℃ ，可保证组件在高温下稳定的收益率性能，预估可增益 6-10；  由于晶体和薄膜技术相结合，异质结电池具有较宽的光谱响应，可以在弱光下获得较高的电池效率和更好的性能；异质结组件产业化情况  异质结组件由于高功率，高发电量等优势成为新的热点  近年来，国内厂家如日升、钧石、晋能、中智、通威、阿特斯等已经或即将量产 HJT电池公司产能电池效率 Panasonic 1GW 25.6 日升 300MW 24.0 钧石 500MW 24.0 通威 300MW 23.5 晋能 100MW 24.7 中智 160MW 23 日升半片异质结组件 RSM144-6- 425 BHDG 尺寸 2034*1000mm 功率 410425Wp 组件效率 20.120.8 RSM144-6- 445 HDG 尺寸 2034*1000mm 功率 425445Wp 组件效率 20.821.9 温度系数 -0.24/ ℃ , 只有晶硅电池温度系数的一半左右（ -0.39 / ℃ ）行业内首款半片异质结组件产品 ,效率高达 21.9 No PID No LID 温度系数发电量弱光性能双面率度电成本 LCOE -0.24 稳定的温度系数，保证了在极冷和极热地区也能有稳定的收益率 85 最佳双面率可提供高达 30的额外收益率；弱光发电高优越的弱光发电性能，提升实际发电量高可靠性没有 B-O效应引起的 LID以及采用 TCO膜抗 PID最佳，保证长时间的耐久性和收益率高发电量在所有商用电池技术中，发电量收益率最高最佳度电成本最具前景的降低度电成本技术日升异质结组件优势日升异质结组件优势温度系数 -0.24 -0.37 -0.39-0.4 -0.3 -0.2 -0.1 0 HJT perc单晶多晶不同电池典型温度系数对比异质结电池温度系数 -0.24/℃ 高温环境下发电量更有优势完全对称日升异质结组件优势双面率完全对称的电池结构，使异质结电池具备优异的双面特性，组件双面率 90； Direct light Bifacial module Diffuse light 针对异质结产品特性进行 DFMEA设计严苛的老化测试，保证组件产品卓越优良的可靠性性能在加强的老化测试后，组件功率衰减小于 2 -1.20 -1.80 -0.64 1.70 -0.39 -2.04 -1.91 -0.16 -2.50 -2.00 -1.50 -1.00 -0.50 0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 TC600 DH3000 PID500 LID LeTID UV DMTCHF Hot spot HJT 组件可靠性日升异质结组件可靠性为了验证异质结产品的实际应用情况，东方日升建立了异质结组件的实证电站来进行监控 HJT双面组件相对 perc双面组件每瓦收益率提高 7.5 HJT双面组件相对 perc单面组件每瓦收益率提高 14.4 容量 3kw3 支架固定支架地址宁波宁海并网日期 2019年 5月日升异质结组件实证数据 0.080 0.088 0.095 0.126 0.101 0.096 0.085 0.081 0.074 0.081 0.088 0.115 0.092 0.089 0.081 0.077 0.068 0.073 0.081 0.107 0.084 0.082 0.076 0.073 7.8 8.4 6.95 8.6 9.3 7.9 5.8 4.4 15.3 16.8 14.9 15.2 16.3 14.5 11.5 9.7 0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 0.000 0.020 0.040 0.060 0.080 0.100 0.120 0.140 5月 6月 7月 8月 9月 10月 11月 12月各月份单瓦发电量（ Kwh/W） HJT双面双玻 perc双面双玻 perc单面 HJT-perc双面收益率 HJT-perc单面收益率异质结组件 LCOE 组件 PERC Bifacial 400WBaseline HJT Bifacaial420W HJT Bifacaial 425W DC capacity 180kW 180kW 180kW DC/AC 1.02 1.02 1.02 Installation Fixed Fixed Fixed System voltage 1500V 1500V 1500V Pcs 26 24 24 Life time 30years 30years 30years First year degradation 2.50 1.0 1.0 Annual degradation 0.50 0.45 0.45 Yield （ KWh/KW） 1865 2005 2005 Yield Gain 7.5  和 PERC组件相比 , 异质结组件发电量提高了 7.5； 异质结组件的 LCOE和 PERC组件的 LCOE基本接近，随着异质结产品的成本降低，在未来将更有竞争力 1800 2000 2200 Perc双面 405W HJT双面 415W Power generation kWh/kW PERC HJT LCOE 计算（ /W） Cost PERC 400W Baseline HJT 420W HJT 425W GAP HJT 420W GAP HJT 425W Module 0.212 0.264 0.264 0.053 0.053 BOS 0.301 0.297 0.295 -0.003 -0.005 System cost 0.512 0.562 0.560 0.049 0.048 LCOE/kWh 0.0398 0.0397 0.0396 -0.20 -0.50 目录光伏组件产品发展异质结组件产品及优势异质结组件产业化挑战展望半片异质结组件挑战 02 功率测试采用长脉冲分段扫描等方式消除电容效应 04 成本设备及材料成本较高 01 材料及工艺搭配 HJT 电池特性要求低温工艺及组件封装材料 03 高温切割会导致异质结电池表面膜层损伤切片损失  片技术就是把整片电池（通过激光切割）平分为两个半片电池，然后通过串并联的方式进行电性能连接，最后封装而成组件的技术 ;  由于内部功耗降低到了整片时内部功耗的 1/4，对于组件来说有大概 5-10W的功率增益，带来 23的发电量增益。  切片技术成为光伏组件产品的标配 Isc ½Isc ½Isc 1. 半片技术优势 0.1 0.3 0.4 特殊切割微损切割常规切片切片损失切片深度热影响区域分片方式降低切片损失  异质结电池的低温特性与激光的高温切割矛盾，常规激光切片带来大幅功率损失；  日升独创的半片 HJT电池切割技术，解决了异质结电池的切割损失问题，切片损失与 PERC一致； 1. 半片异质结技术挑战切片随着时代的变迁，电池片主栅数量也从最早的 2主栅到现在主流的 5主栅，均使用扁平焊带来进行焊接和内部互联目前行业内使用最多的多主栅是 9主栅和 12主栅，均采用焊丝来进行焊接和内部互联 2. MBB技术优势  异质结电池成本较高，其中低温银浆的价格及用量是一个重要因素；  为了降低异质结电池组件成本， MBB多主栅或无主栅成为必然选择；  多种异质结电池互联技术低温焊带、 Smart wire、导电胶 ;  异质结电池低温焊接技术要求电池互联焊接温度＜ 200℃ ；低温焊接的拉力，稳定性等对制造生产工艺水平要求较高低温焊带导电胶SWCT 2. MBB异质结技术挑战焊接参数玻璃透明背板透光率高（ 8891）中（ 8590）耐划伤高低耐风沙高低耐 UV 高低耐高温高湿高低水汽透过率 0 0.52.0 g/m2.day 组件防火等级高低 3. 异质结组件挑战可靠性  异质结电池对水汽的可靠性非常敏感；  双玻，或者超低水透背板单玻组件是异质结组件的主要封装方式；  东方日升异质结产品采用了双面双玻确保最佳可靠性； 1.30 6.50 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 问题组件优化设计异质结组件 DH1000可靠性对比 4. 异质结组件挑战测试精度  由于异质结产品的高电容效应，不同测试设备及模拟方案差异较大 ;  同一块异质结组件在不同机构的功率测试差异达到 16.6W；  需要建立精准的异质结测试方案； 337.7 336.6 334.1 329.6 321.1 实验室 A 实验室 B 实验室 C 实验室 D 实验室 E 不同机构异质结组件测试功率对比材料设备版型 9BB半片异质结量产切片培训独特的异质结切割技术，低损，高良率焊接联合厂家共同开发并尝试 10多种材料搭配，寻找最佳焊接效果。可靠性研究各种电池浆料，封装材料及封装工艺，解决可靠性问题。原有的焊机升级改造，全面实现低温焊接封装异质结组件。异质结电池组件与常规保持一致，无须考虑原有支架结构的兼容性，无需改变支架结构设计。日升异质结组件 -量产全阶层员工全面培训异质结量产事项日升异质结组件 -IP 电池制造专利 11篇组件封装专利 4篇电池网版专利 3篇电池切片专利 3篇日升大批量科研人员致力于异质结电池组件的研发，形成专业的异质结科研体系，目前共申请 20多篇专利。日升异质结组件 -认证  全球首发的异质结 9BB半片高效电池组件产品  由 TÜV南德颁发新版 IEC 61215及 IEC 61730标准证书，相关检测项目包括加严环境、抗 PID、耐氨气、耐盐雾、抗沙尘、抗大冰雹、抗 LeTID、衰减 LID等  日升凭借 HJT组件产品的高转换效率等多方面优势在“ 2020第六届质胜中国光伏盛典”荣获“ HJT组光伏组件发电量仿真优胜奖” 目录光伏组件产品发展异质结组件产品及优势异质结组件产业化挑战展望异质结最有可能成为光伏行业未来的主导技术具有高发电性能，低度电成本的异质结产品将是光伏组件的下一个发展趋势； 02 01 03 异质结作为日升的标杆产品平台，在未来将不断整合大硅片，叠瓦等先进技术持续提升产品优势；巨大的提高效率和降低成本的潜力空间，将使异质结成为一个最具成本效益的产品；  组件功率提升从以前的 5W/年到现在的 50W/年的幅度快速增长，但是随着组件尺寸上限的来临，规格慢慢统一，组件功率提升幅度也将再次减缓；  TITAN组件将光伏从 4.0时代带到了 5.0时代，在 2021年将再次将光伏带入 6.0时代，在未来， TITAN与 HJT结合，光伏将正式进入 7.0时代；  高功率组件不是目标，低度电成本才是组件功率路线图 380 400 440 510 660 700 720 2017 2018 2019 2020 2021 2022 2023 组件功率 W 低电压，大电流产品时代开启