目前的電池片技術(shù)絕大部分(大概96%)是硅晶技術(shù),不管是PERC還是TOPCon,還是HJT都是基于硅晶材料。他的優(yōu)勢是量產(chǎn)成本低,光電轉(zhuǎn)換效率高,是市場主流技術(shù)。
還有部分(4%左右)是薄膜電池,包括碲化鎘,銅銦鎵硒,鈣鈦礦等技術(shù)。但他的成本較高,光電效率低,所以量很少。
晶硅/薄膜電池技術(shù)路線:
光電轉(zhuǎn)化效率:
HJT+鈣鈦礦,是行業(yè)趨勢。
技術(shù)發(fā)展史:
→ 第1代:鋁背場BSF電池 (2017年以前)
→ 第2代:PERC電池 (2017年至今)
→ 第2.5代:PERC+/TOPCon(隧穿氧化鈍化電池)
→ 第3代:HJT電池(也叫HIT電池,俗稱異質(zhì)結(jié)電池,全稱晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池)
→ 第4代:HBC電池 (也稱IBC,即叉指式背接觸電池,可能潛在方向)
→ 第5代:鈣鈦礦疊層電池 (可能潛在方向)。
材料發(fā)展史:
第一代太陽能電池——
以單晶硅、多晶硅為代表的硅晶太陽能電池。目前這技術(shù)發(fā)展成熟且應(yīng)用最為廣泛,目前面對的問題是單晶硅太陽能電池對原料要求太高,以及多晶硅太陽能電池生產(chǎn)工藝過于復(fù)雜等問題。
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第二代太陽能電池——
薄膜太陽能電池,以CdTe、GaAs及CIGS為代表的的太陽能電池。該技術(shù)與晶硅電池相比,優(yōu)勢在于所需材料較少且容易大面積生產(chǎn),成本方面優(yōu)勢較明顯。
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第三代太陽能電池——
基于高效、綠色環(huán)保和先進(jìn)納米技術(shù)的新型薄膜太陽能電池,如染料敏化太陽能電池(DSSCs)、鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)和量子點(diǎn)太陽能電池(QDSCs)等。
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?鈣鈦礦電池
鈣鈦礦是一類陶瓷氧化物,其分子通式為ABO3 ,呈八面體形狀,結(jié)構(gòu)特性優(yōu)異;此類氧化物最早被發(fā)現(xiàn),是存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣(CaTiO3)化合物,因此而得名。鈣鈦礦晶體的制備工藝簡單,光電轉(zhuǎn)換效率高,在光伏、LED等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。
?鈣鈦礦型太陽能電池(perovskite solar cells),又被稱作新概念太陽能電池,是利用鈣鈦礦型的有機(jī)金屬鹵化物半導(dǎo)體作為吸光材料的太陽能電池,屬于第三代太陽能電池。
與晶硅電池相比,鈣鈦礦電池工藝簡單,設(shè)備和制備的成本更低,單位能耗也低。從設(shè)備端來看,鈣鈦礦太陽能電池的制備主要工藝為涂布及PVD,生產(chǎn)流程比晶硅類大幅簡化,目前處于設(shè)備工藝驗(yàn)證階段。
鈣鈦礦太陽能電池的組件生產(chǎn)流程:沉積透明導(dǎo)電層(TCO)、沉積電子傳輸層(ETL)、沉積鈣鈦礦層、沉積空穴傳輸層(HTL)、背電池制備、組件封裝,較晶硅類太陽能電池制備大幅簡化。鈣鈦礦太陽能電池由多個(gè)功能薄膜疊加而成,所以制備鈣鈦礦太陽能電池的基本方法是在基底上一層層累置薄膜。工藝包括薄膜制備、激光刻蝕、封裝三大步,關(guān)鍵在實(shí)現(xiàn)大面積高質(zhì)量薄膜制備。
鈣鈦礦電池的缺點(diǎn)——
鈣鈦礦目前有一個(gè)致命的缺點(diǎn)就是,在轉(zhuǎn)化效率很高的前提下面,大規(guī)模場景運(yùn)用的技術(shù)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有出現(xiàn),如果沒有非常大的技術(shù)突破,那么鈣鈦礦的產(chǎn)業(yè)化會(huì)受到巨大的限制,可能性和成功率也非常低。鈣鈦礦,作為一種材料,相比具有很高化學(xué),和機(jī)械惰性的硅來說,并不是一種很穩(wěn)定的的材料。鈣鈦礦材料遇到水就會(huì)分解、失效,很難適合于戶外的天氣狀況。
目前產(chǎn)業(yè)的情況是處在初期階段,主要困難是鈣鈦礦的長期穩(wěn)定性(衰退),和大面積制備的工藝不成熟。傳統(tǒng)鈣鈦礦吸光材料在長期光照加熱條件下結(jié)構(gòu)極易被破壞,導(dǎo)致電池性能迅速衰減。技術(shù)初期階段,設(shè)備工藝等均有待驗(yàn)證,成熟后才能產(chǎn)業(yè)化。
HJT電池
比起于鈣鈦礦電池來說,HJI是現(xiàn)階段更容易實(shí)現(xiàn)的新一代電池技術(shù)。HJT電池,也叫HIT電池,俗稱異質(zhì)結(jié)電池,都是第三代電池片,全稱為晶體硅異質(zhì)結(jié)太陽電池,是一種采用HIT結(jié)構(gòu)的硅太陽能電池,該技術(shù)是在晶體硅上沉積非晶硅薄膜。
成本費(fèi)用低、生產(chǎn)工藝簡單不復(fù)雜,HIT電池融合了薄膜太陽能電池超低溫的生產(chǎn)制造優(yōu)點(diǎn),規(guī)避了傳統(tǒng)式的高溫工藝。HIT工藝流程相比簡單化,所有生產(chǎn)工藝流程只需四個(gè)部分就可以實(shí)現(xiàn)。HJT電池片,其生產(chǎn)工藝流程能縮減到4道工藝,相比PERC(8道工藝)、TOPCon(9到12道工藝),可以說大大減少工藝投入、維護(hù)費(fèi)用;另外其光致衰減相比另外兩種更低,10年衰減率小于3%,25年衰減率僅為8%,也就是同樣老化程度下,可用發(fā)電能力提高。HJT電池技術(shù)大概率成為未來光伏電池片的主流技術(shù)。
設(shè) 備
1、邁為股份:光伏絲網(wǎng)印刷設(shè)備龍頭公司主營光伏電池絲網(wǎng)印刷生產(chǎn)線成套設(shè)備,用于電池片制造后道工序中。目前公司絲網(wǎng)印刷設(shè)備在國內(nèi)增量市場份額已超過70%,居于首位。
2、金辰股份:光伏組件設(shè)備龍頭公司為全球光伏組件設(shè)備龍頭,市占率達(dá)50%,客戶覆蓋隆基、晶澳、東方日升等一線龍頭。近年來,公司逐步向電池片設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈延伸,市場空間幾倍于組件設(shè)備,且客戶大部分趨同,有望在HJT+TOPCon電池片設(shè)備“彎道超車”。
3、捷佳偉創(chuàng):光伏電池設(shè)備龍頭光伏電池片設(shè)備龍頭,受益新型高效電池產(chǎn)能擴(kuò)張:公司主營光伏制絨設(shè)備、擴(kuò)散爐、拋光設(shè)備、淀積爐、自動(dòng)化設(shè)備、絲印設(shè)備等六大系列,產(chǎn)品市占率超50%。
4、上機(jī)數(shù)控:薄片化切片機(jī)龍頭公司切片機(jī)業(yè)務(wù)國內(nèi)市占率45%左右。公司在行業(yè)內(nèi)與大連連城(隆基股份關(guān)聯(lián)方企業(yè))、青島高測(科創(chuàng)板上市)形成三方寡頭壟斷。光伏單晶硅趨向大尺寸化。主流光伏組件廠商紛紛布局210、182等大尺寸組件,帶動(dòng)210、182等大尺寸單晶硅需求,從而帶來光伏切片機(jī)迭代需求。
鈣鈦礦國產(chǎn)設(shè)備廠商——
德滬涂膜、眾能光電、捷佳偉創(chuàng)、晟成光電、邁為股份、帝爾激光等。
捷佳偉創(chuàng)利用太陽能電池最新前沿技術(shù)鈣鈦礦太陽能電池生產(chǎn)的關(guān)鍵量產(chǎn)設(shè)備“立式反應(yīng)式等離子體鍍膜設(shè)備”(RPD)已經(jīng)通過廠內(nèi)驗(yàn)收,發(fā)給客戶投入生產(chǎn)。這臺(tái)設(shè)備是一款面向鈣鈦礦電池的大面積量產(chǎn)型生產(chǎn)設(shè)備,由捷佳偉創(chuàng)聘請的臺(tái)灣的博士團(tuán)隊(duì)在原有日本住友(Sumitomo Heavy Industry, SHI)技術(shù)平臺(tái)上進(jìn)行授權(quán)設(shè)計(jì)并持續(xù)研發(fā)、制造出來的,具有多項(xiàng)的自主知識產(chǎn)權(quán),填補(bǔ)了國產(chǎn)設(shè)備在這一領(lǐng)域中的空白,這項(xiàng)技術(shù)有希望取代硅晶太陽能電池。
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