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光伏设备投资指南04:组件的技术之争
时空复利 / 2023-12-07 09:08 发布
之前两节课,我们主要讲了异质结在电池片环节的逻辑,以及主要的技术路线。这堂课,我们进入组件环节,看一看,为了配合技术的革新,组件环节做出了哪些努力。
在第一节课时,我们介绍过异质结构组件环节的工艺流程主要由三步组成,涉及的设备分别是切片机、串焊机以及组件自动线。
为了突出核心问题,我们不会一个环节一个环节地介绍,而是专注于两大技术,分别是SMBB和微晶,以这两项技术为切口,了解异质结的组件环节。下面正式进入组件环节的课程。
一、SMBB
什么是SMBB?
从字面意思来看就是Super MBB(Multi-Busbar),而MBB指的就是多主栅技术,加个Super自然就是超级多主栅。
(动效建议:SMBB=Super MBB=超级多主栅)
那多少根主栅可以够得上Super呢?
目前主流观点是,5到12根主栅为MBB,12根以上为SMBB。
那多主栅究竟有什么用呢?在回答这个问题前,我们先得知道主栅有什么用?
增效
主栅的作用就是把电池内产生的电流引到电池的外部。所以我们可以看下面这张图,电流是在与主栅垂直的细栅中传输,而随着主栅数量的增加,传输的距离也就随之减少,由此减少功率的损耗。这就是增效。
那究竟能提效多少呢,我们以5BB到12BB为例,基本上一块组件可以提效5瓦(W)左右。但我们要知道MBB的极限便是12BB,如果是SMBB,那主栅数量必定是大于12根的,因此SMBB的提效肯定要大于MBB。
降本
说完了提效,我们来看下SMBB的重头戏,也就是降本。
在之前的课中我们提到,N型电池片技术,不论是异质结还是TOPCON,都需要大量的银浆消耗,所以如何减少耗材的使用就成了技术革新的重点。
而无论是SMBB还是MBB,随着主栅数目的增加,主栅线及细栅线宽度都会减少,这就减少了银浆的消耗。我们以PERC为例,主流5BB的电池片正面银浆的消耗量为110毫克(mg),而12BB仅消耗70毫克(mg)。而我们都知道异质结的银浆是低温银浆,因为需要从海外进口,以及冷链运输得运营,价格比高温银浆要来得贵,因此对于异质结技术来说,凡是能降低银浆的技术都很有吸引力。而根据迈为和华晟联合发布的SMBB技术,异质结的银浆消耗可以从300毫克(mg)降低到150毫克(mg)左右。
5BB
12BB
SMBB
PERC
110mg
70mg
HJT
300mg
140-160mg
当然我们刚刚说了这么多,大家可能已经感觉到了SMBB是平台型技术,并非异质结的专利,只是现在异质结环节银浆消耗量过大,相关厂商更有动力推进SMBB技术。
而对于技术本身来说,难点并不在电池端的电极金属化环节(丝印环节),难点在于组件环节的串焊,因为栅线的越细,意味着焊带也得更细,这就增加了串焊的难度。
目前从厂家的角度来看,有能力生产高精度串焊机的主要有两家企业,分别是奥特维和迈为。
二、微晶
什么是微晶
相比于SMBB主要是为了降本,微晶就是为了增效。
首先我们来看下什么是微晶,我们这里引用了中科院王文静(安徽华晟CTO),王博士的报告。大家看从24.5%到25%这一步,主要是正面微晶化,也就是增设了粉色的纳米氧化硅层(nμc-SiOx:H)。而如果想要从25%到25.5%那就需要背面微晶化,也就是增设右下角那个圈里的粉色层。
微晶的劣势
所以对于微晶而言,实际上就是在异质结电池的基础上,增设纳米硅薄膜,而这层薄膜可以改变透光率,以及镀膜的禁带宽度,因此微晶化可以提高电池的光电转换效率。但这项技术本身比较难,大家可以关注迈为在今年年底推出的量产设备。
做成字幕:禁带宽度(Band gap):固体中的电子想要导电,必须获得的最小能量。
除了工艺这个问题以外由于微晶层沉积速率较慢,使用原有的沉积设备(PECVD),可能会拉长生产时长,所以大功率,生产效率更高(高节拍)的设备便是微晶设备的方向。并且大面积微晶的话,在均匀性上很难保持一致,所以均匀性、生产效率便是掣肘微晶设备的两大关键。
另外微晶化对于大腔室的PECVD同样是一种挑战,因为大腔室难免会在均匀性上有所欠缺,所以对于微晶来说小腔体多腔室,可能是更好的选择。但是我们前面也提到过大腔室是性价比更高的一个选择,所以对于微晶来说,如何平衡腔室和效率也是一个难点。
当然除了微晶技术以外,根据金刚玻璃提供的信息,固化炉、网版图形、浆料塑性、制绒均匀性等技术都是未来提高光电转换率的关键。
三、总结
最后我们来给这堂课做下总结。
所谓的组件,主要作用就是给电池片环节的革新打辅助,所以我们这节课与其说是异质结组件,不如说是在电池主环节之外,那些为了量产作出贡献的技术。
第一项技术我们所提到的便是SMBB,实际上SMBB原理很简单,就是增设主栅,虽然可以小幅增加组件功率,但他最大的用处还是在减少银浆的消耗方面。
而对于微晶来说,他是异质结电池效率提升的关键,可以这么说,根据金刚玻璃的数据,其他5种技术叠加在一起,和微晶对效率的提升差不多。但是微晶的问题在于,它的沉积速率较慢,导致生产效率不高,以及镀膜的均匀性较差,所以它更适合大功率,高节拍的沉积设备(PECVD)。
恭喜你完成了本节课,下节课我们会看看TOPCON技术。虽然在二级市场的风头上远不如异质结,那在产业端,究竟是这样吗?
敲黑板:
SMBB:
特点:12BB以上,单片增加5w,减少银浆用量
难点:需要更细的焊带→高精度串焊机→迈为、奥特维
微晶:
特点:异质结增效的关键,小幅增加成本
难点:生产效率低,均匀性差→大产能、高节拍