25.5%隆基HPC电池的产业化进阶之路-solarbe文库

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Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 25.5隆基 HPC电池的产业化进阶之路隆基电池研发中心童洪波 2021-9-17 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 创新历程，化可能为可行隆基发展的每一个里程碑，都成为推动行业向前发展的关键力量，用实际行动化可能为可行。 2000 隆基成立 2005 实现年产 30吨硅棒制造能力创业伊始技术积累半导体技术积累时代专注单晶技术革命推动单晶硅片领域技术革命时代 2012 A股上市 2014 单晶硅片产销全球第一￮ RCz长晶技术￮金刚线切片￮ M 1 / M 2 硅片标准 2015 进入电池组件领域单晶电池组件全球出货第一 2018 成为全球市值最高的光伏制造企业￮ P E R C 风潮￮ L I R 技术￮双面技术引领行业产业升级推动单晶重回主流的时代光伏科技能源转型用太阳能科技改变地球生态 2019 隆基全产业链获法国碳足迹认证再次推出超高组件标准￮ M6硅片标准 2020 推出全新行业标准￮ M 1 0 硅片标准成为 2020年迪拜世博会中国馆合作伙伴正式加入气候组织 RE100、 EV100、 EP100绿色倡议，助推“零碳光伏” 2021 隆基正式开启氢能业务板块 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 美国 · 新泽西巴西分公司巴西 · 圣保罗澳大利亚分公司澳大利亚 · 悉尼德国分公司德国 ·法兰克福荷兰 ·鹿特丹西班牙分公司西班牙 ·马德里马来西亚生产基地马来西亚 · 古晋印度分公司印度 · 新德里越南生产基地越南 · 北江日本分公司日本 · 东京日本 ·博多生产基地（国内）陕西 · 西安江苏 · 泰州 /无锡浙江 · 衢州 /嘉兴安徽 · 合肥 /滁州山西 · 大同宁夏 · 银川 /中宁云南 · 保山 /丽江 /楚雄 /腾冲行业领先的产能及组件出货量国际营销中心中国 · 上海隆基总部中国 · 西安营销点生产基地仓储中心隆基成为首个年销量突破 20GW的太阳能科技公司出货量排名全球第一美国分公司美国 · 圣拉蒙美国 · 卡森美国 · 特雷西全球组件出货量（ 2020年）隆基组件产能（ 2020年）可满足 2021年全球新增光伏装机占比 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 MONO 每一次的科技创新，都成为行业风向标金刚线切割技术每年为中国光伏产业节省成本 300亿元 M10硅片标准 “大组件时代”，带领行业重回标准 M6硅片标准引领行业进入 450W超高功率时代 PERCM6 M10 单晶技术改变行业格局，单晶产品市占提升至 90 单晶 PERC电池技术引领低衰减高效组件时代高效 HPC技术开启高效电池的产业化新时代 Pr op ellin gth etr an sfo rm atio n HPC Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 Pr op ell ing the trans for mati on 隆基 HPC电池研发进展以善用太阳光芒，创造绿能世界为使命，坚持创新与价值创造 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 5 理论极限实验室纪录商业尺寸纪录 25.21 TOPCon电池迅速崛起的电池技术技术提出 2013年 28.7 25.8 前期积累 MIS电池结构多晶硅层的应用 HPC技术隆基 HPC电池研发进展 N型 25.19 P型 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 21.66 22.17 22.61 22.71 22.91 23.11 23.43 23.75 23.83 24.03 24.06 24.71 24.82 24.86 24.99 25.02 25.05 25.09 25.21 21.5 22.0 22.5 23.0 23.5 24.0 24.5 25.0 25.5 26.0 2016 2017 2017 2017 2017 2018 2018 2018 2019 2019 2019 2020 2020 2020 2021 2021 2021 2021 2021 Eff / 6 Recorded Efficiency of LONGi RD Solar Cell HPC PERC 隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021  隆基 2017年末开始启动 HPC电池研发，量产效率水平持续提升隆基 HPC电池研发进展备注测试校准一级标片溯源日本 JET 22.52 22.75 22.84 22.93 23.02 23.14 23.22 23.34 23.53 23.65 23.75 23.89 24.17 24.39 24.52 24.65 21.00 21.50 22.00 22.50 23.00 23.50 24.00 24.50 25.00 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 Q1 Q2 Q3 Q4 20 18 20 19 20 20 20 21 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 低复合金属化方案叠层膜钝化超低复合发射极高质量 N型衬底超低复合异质背表面场隆基 HPC电池技术 HPC High Performance Cell with Hybrid Passivated Contact Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021  优化掺杂曲线，降低结区复合，兼顾金属接触 1. 高方阻 2. 硼扩面 J0, pass＜ 15fA/cm2 3. 电池前驱体 Implied Voc ＞ 720mV  发射极优化隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021  膜层致密性改善、最佳厚度，良好的钝化效果绒面钝化后 Implied Voc ＞ 740mV  表面钝化优化隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 11  优化 Poly工艺，更好的钝化效果、接触性能以及较低的光学寄生吸收 1. Poly钝化面 J0, pass ＜ 4fA/cm2 2. Implied Voc ＞ 735mV  自主研发 Poly沉积技术隆基 HPC电池研发进展 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 0.0 10.0 20.0 30.0 24.2 24.3 24.4 24.5 24.6 24.7 平均值 24.52 电池效率相比主流技术提高＞ 1abs 隆基 HPC电池研发进展电池平均转换效率 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 隆基 HPC电池研发进展组件电性能 144 half cells M10-72版型，组件尺寸 2256*1133mm 570W， 22.3 Hi-MO N---LR5-72HND 545W / 550W / 555W / 560W / 565W/ 570W （ 21.3 / 21.5 / 21.7 / 21.9/ 22.1 / 22.3） Temperature Coefficient of Pmax -0.31/℃ Bifaciality Glazing 80±5 Dimension 2256*1133*35mm Weight 32.3kg  HPC双面电池  M10单晶 N型硅片  22mm双玻组件  智能无隐裂焊接技术 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 01 优异的抗 PID性能优异的弱光性能更低的温度系数更低的工作温度更低的年度衰减 02 03 04 05 06 07 08 09 10 高功率 /高效率高双面率高可靠性零光衰兼容现有组件技术隆基 HPC电池研发进展产品优势 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 一样的大小，不一样的效率 25W Hi-MO N 570W 22.3 Hi-MO 5 545W 21.3 Hi-MO 5 545W 土地面积 -4.5 Hi-MO N 570W 备注以 M10-72版型， 10MW电站测算一样的容量，更高的土地利用率产品优势高功率、高效率 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 双面率 80 测算方式背面增益双面率 *20，假设反射到组件背面光强为正面的 20（水泥、沙漠地表为例）立足正面，发力背面，双面精彩草地 10 水泥、沙漠 20 雪地、油漆 30 镜面 40 Hi-MO N 双面率 80 凭借高双面率优势，较市场常规产品，组件发电量提高 0.8以上产品优势高双面率 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021  HPC工艺无需背面激光开槽，在相同载荷条件下，理论上 HPC较 BiPERC电池的应力极值小 7，即 HPC产品抗隐裂能力更强。备注 Ansys软件仿真结果电池制程“零损伤”，载荷能力更优异模型模型结构图应力云图 5400Pa下应力值（ MPa） BiPERC 124.8 HPC 115.8 硅片激光槽电极硅片机理分析  对于 BiPERC电池激光开槽存在残余应力；弯曲过程中，槽边缘出现应力集中；金属电极和硅片之间存在弹性模量的差异，导致在弯曲过程中，材料结合位置出现应力集中；  对于 HPC电池无 BiPERC电池的上述应力特性。产品优势高可靠性 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 100.2100.6 98.899.4 98.999.6 超低复合，杜绝衰减 Cycle 条件条件光强 1000W/㎡，方式短接步骤 60 kWh一个循环， 3个循环产品优势 “零”衰减 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 备注以 M10-72版型， 565W测算更低的工作温度，更多的电力输出 0.00 0.41 0.86 1.34 1.86 0 1 1 2 2 420 440 460 480 500 520 540 560 580 25 35 45 55 65 相对增益组件功率（ W ）组件温度（ ℃ ）不同温度系数组件表现 -0.31 -0.35 相对增益备注 Pmax-0.31/℃ ； Isc0.05 /℃ ； Voc-0.25 /℃ 第三方机构测试 -0.35/℃ -0.31/℃ 25℃ 80℃ 组件发电效率（）温度系数 BiPERC HPC 得益于 HPC电池的高开路电压，改善较高温度下的发电性能，发电能力提升 0.5以上高转换效率也使 Hi-MO N组件工作温度有一定降低产品优势温度系数低 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 强光优异，弱光更优得益于 HPC电池的高并联电阻＞ 3000Ω 提高早晚、阴雨等弱光条件下的发电性能产品优势弱光性优异第三方机构测试泰州户外测试 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 Cycle 条件步骤 1 85℃ ， 85RH -1500V， 96h 步骤 2 室内稳态光照后测试 2h 快速自我修复， PID根本解决方案数据来源 TUV莱茵参考文献 Potential-induced degradation in photovoltaic modules based on n-type single crystalline solar cells -Kohjiro Hara, Sachiko Jonai, Atsushi Masuda 产品优势抗 PID PID时电池表面产生极化现象，光照后，极化消失，功率恢复 PID机理分析 HPC Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 22 首年发电量仿真首年发电量主要差异项 BiPERC HPC 差异首年衰减 -2.0 -1.0 1.00 温度影响 -2.33 -2.04 0.29 双面率提升 6.21 7.19 0.98 弱光影响 -1.48 -0.84 0.64 共计 2.91 户外性能泰州电池研发中心测试系统 2021年 4月 -2021年 9月数据汇总地址泰州隆基电池工厂， 32.5° N/ 119.9°E 安装角度 30°倾角安装高度组件下边缘与地面的高度是 1.5米发电量在同一条件下与市场主流组件相比 10.5 6.08 5.96 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 2021.04.21 2021.04.24 2021.04.27 2021.04.30 2021.05.03 2021.05.06 2021.05.09 2021.05.12 2021.05.15 2021.05.18 2021.05.21 2021.05.24 2021.05.27 2021.05.30 2021.06.02 2021.06.05 2021.06.08 2021.06.11 2021.06.14 2021.06.17 2021.06.20 2021.06.23 2021.06.26 2021.06.29 2021.07.02 2021.07.05 2021.07.08 2021.07.11 2021.07.14 2021.07.17 2021.07.20 2021.07.23 2021.07.26 2021.07.29 2021.08.01 2021.08.04 2021.08.07 2021.08.10 2021.08.13 2021.08.16 2021.08.19 2021.08.23 2021.08.26 2021.08.30 2021.09.02 2021.09.05 2021.09.08 HPC 增益单瓦发电量 W h/ W HPC VS 市场主流电池日发电量对比市场主流电池 HPC HPC每日增益总增益 3.30 产品价值 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 23 BiPERC HPC 度电成本 LCOE对比（分 /kWh） BiPERC HPC 30年发电量差异（ Wh/W） BiPERC HPC BOS成本对比（元 /W）更低的 BOS、 LCOE成本，来源于技术的进步高效率、高可靠性、高品质的 HPC产品，会给客户创造更高的价值备注以 M10-72版型， 100MW国内电站， 30年发电测算； 30年中， HPC较 BiPERC发电量增加 1亿度。更低的 BOS、更低的 LCOE 3.5 3.2 3.5 产品价值 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 Pr op ell ing the trans for mati on 实现 25.5电池转换效率路径以善用太阳光芒，创造绿能世界为使命，坚持创新与价值创造 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 25  Topcon电池世界纪录 FhG-ISE 光学正面绒面结构，使用 SiNx/MgF2 叠层膜 接触正面硼掺杂选择性发射极和背面全接触 钝化高质量叠层钝化膜 体材料 1 Ω·cm 高寿命 FZ硅片 Classification Efficiency, Area,cm2 Voc,mV Jsc,mA/cm2 Fill Factor, Test Centre FhG-ISE 25.8±0.5 4.008 724.1 42.87 83.1 FhG-ISE 隆基 HPC 25.21±0.35 242.97 721.6 41.64 83.9 ISFH 金属化超细金属化结构实现 25.5电池效率路径 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 26  光学损失不可忽视陷光效应和栅线遮挡  前表面复合、前表面传输损失和前表面金属复合同样占据较大比例，需要配合硼发射极优化、金属化方案改善  持续提高体材料质量也会获得一定的效率收益  24.5现状 HPC电池效率损失分析实现 25.5电池效率路径 35.2 20.0 17.8 11.1 11.0 2.9 2.0 Power Loss shading front NonContacted Recombination front surface transmission Bulk Recombination front Contacted Recombination rear NonContacted Recombination rear Contacted Recombination 1.23 0.70 0.62 0.39 0.38 0.10 0.07 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 shading front NonContacted Recombination front surface transmission Bulk Recombination front Contacted Recombination rear NonContacted Recombination rear Contacted Recombination Power LossmW/cm2 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 27  倒金字塔具有更低的反射率  氮化硅具有较好的减反效果，同时提供了很好的钝化  外层叠加低折射率材料，进一步优化减反效果 N-Si SiNx 钝化膜低折射率膜 金字塔结构以及正面减反膜优化倒金字塔  效率提升 0.3 实现 25.5电池效率路径 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021  实现平均栅线形貌 23/13um（高 /宽）  最佳宽度仅为 20um  成本大幅度下降，副栅银浆耗量降低 35  超细线金属化技术  效率提升＞ 0.2 23um宽度超细线金属化 Eta（） Voc（ mV） Isc（ mA） FF（）效率提升 0.20 2.3 41 0.12 13um高度实现 25.5电池效率路径 Pr op ell ing the trans for mati on LONGi Solar 2021 29 更高的量产可行性，并且研发阶段已经取得了良好的成果 1. 更低的接触电阻率＜ 1.5mΩ*cm2 2. 更低的 J0, metal ＜ 600fA/cm2 3. 更低 J0,pass 的潜力＜ 13fA/cm2  选择性发射极实现 25.5电池效率路径  效率提升 0.3