【2017PVCEC】2017年底全球PERC產能有望超20GW PERC電池轉換效率接近24%

2017-10-18 17:38:39 PVCEC 　點擊量：評論 (0)

2017年10月17日-19日，2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。在18日上午的創(chuàng)新劇場【光伏產品質量及可靠性】論壇上隆基樂葉產品營銷總監(jiān)王夢松出席并做主題演講。王夢松表示，PERC效率的提升前景

2017年10月17日-19日，2017中國光伏大會暨展覽會(PVCEC2017)在北京隆重召開。在18日上午的創(chuàng)新劇場【光伏產品質量及可靠性】論壇上隆基樂葉產品營銷總監(jiān)王夢松出席并做主題演講。王夢松表示，PERC效率的提升前景從現(xiàn)在所有主流的研究機構來看，PERC提升效率非常大，預期在4到5年之內，主流的電池轉換效率提升到23.5%，甚至接近24%的水平，未來要疊加，包括像選擇性發(fā)射極的技術、ICE技術，包括多主柵。從全球的產能布局來看，今年年底全球的PERC產能可以做到20GW以上，預計在明年產能會有一個更進一步的增長，預期會到30到45個GWPERC產能，因為傳統(tǒng)的PERC和雙面PERC具有高度的產能兼容，這些產能都是很容易改成雙面的PERC技術。

以下為發(fā)言實錄：

王夢松：各位嘉賓，各位專家大家下午好，我這邊給大家分享一下基于PERC雙面組件的一些特性，首先把PERC雙面技術做一個簡單的介紹，針對雙面技術的雙面產品特性做一個介紹，第三部分把實際的案例，發(fā)電的應用做一個分享，最后簡單的談一下針對雙面組件在系統(tǒng)設計方面要注意什么樣的問題。

首先簡單介紹一下雙面PERC技術，因為PERC大家知道是被動化的特性，可以降低表面復合，增加對長波的吸收，另外PERC這個技術在長波段有更好的光波響應，另外因為PERC它由于背面是個局部被接觸，所以電荷有一定的增加。這是PERC電池生產基本的工藝過程，可以看到標準的PERC電池工藝過程不是很復雜，在現(xiàn)有的產線上基本上增加兩道工序，一道被動畫，另外一個激光開槽，這樣可以實現(xiàn)PERC的工藝，如果在現(xiàn)有的PERC工藝上只要稍加一些改進，把背面激光開槽之后的印刷鋁背場這個工藝改成印刷局部鋁三柵線，這樣可以把PERC電池做成雙面的技術，利用背面的光進行發(fā)電。

這是雙面電池基本的構，正面跟現(xiàn)有的結構沒有太大變化，就是在背面采用鋁三柵線的模式，現(xiàn)在行業(yè)里平均的PERC的雙面如果是用單晶可以做到70%以上，比較高的企業(yè)可以做到75%以上，這是市場上主流的，結合黑硅技術的話，現(xiàn)在可以做到19.2，疊加PERC，如果是多晶黑硅疊加PERC可以做到19.8%，如果綜合考慮以平均10%的增益疊加，綜合效率可以做到23.3%這樣的水平。對于雙面背面的發(fā)電量的數(shù)據(jù)，其實很多機構都做了一些研究，結合不同的地面反射率，包括安裝的高度就會有不同反射的增益結果，這個可以在早期之前沒有實際數(shù)據(jù)的時候可以做參考，因為PERC技術一些簡單的優(yōu)勢主要是低輻照比較好，溫度系數(shù)比較好，從正面來說也有發(fā)電量的增益。

這邊可以提一下，PERC效率的提升前景從現(xiàn)在所有主流的研究機構來看，PERC提升效率還是非常大的，預期在4到5年之內，主流的電池轉換效率提升到23.5%，甚至接近24%的水平，未來要疊加，包括像選擇性發(fā)射極的技術、ICE技術，包括多主柵。

從全球的產能布局來看，今年年底全球的PERC產能可以做到20GW以上，預計在明年產能會有一個更進一步的增長，預期會到30到45個GWPERC產能，因為傳統(tǒng)的PERC和雙面PERC具有高度的產能兼容，這些產能都是很容易改成雙面的PERC技術。

簡單看一下雙面PERC產品的特性包括可靠性的因素，雙面的PERC技術秉承了PERC高效特性，平均量產效率可以做到21.2%、21.3%以上，從組件的功率來看，如果是60片的組件，主流的功率檔位可以在300瓦以上。從衰減的性能看，之前大家都對PERC的衰減做了很多的研究，包括像我們王文靜老師做了很深的研究，相對來說在單晶PERC上相對簡單一些，主要是硼氧負荷的原因，可以很好的解決，從實際測試數(shù)據(jù)也可以看到，經(jīng)過低衰減處理的PERC在60千瓦時的輻照度可以維持在很低的水準。

這是產線衰減的測試數(shù)據(jù)的抽測情況，可以看到它的平均值基本上都在1%以下，從PERC單瓦發(fā)電量來看，相對于普通的背場PERC組件平均發(fā)電增益高處3%，單瓦的發(fā)電量，這個包括在弱光性，發(fā)電的增益都有體現(xiàn)，在輻照度比較低的情況下，有明顯增高的趨勢，相對來說在不同月平均溫度可以看到平均PERC的工作溫度比常規(guī)的組件溫度大概低三到四度的范圍，加上它的溫度系數(shù)的特性，所以它在溫度上升的時候，造成的溫升水濕也會更低。

從雙面PERC來看，在現(xiàn)有單面的基礎上會有一定增益，結合不同場景反射率的情況會有一定的增益。雙面PERC是采用雙玻封裝，對雙玻安裝比較困難，如果沒有邊框的保護，可能會受到運輸、安裝環(huán)節(jié)的碰撞，會產生一些破損，包括比如說水汽透過的問題，為了避免可靠性的風險，我們是推薦在雙面組件上采用一種邊框的安裝方式，雖然一定程度上增加一些成本，但是從綜合的可靠性和便于安裝的角度去考慮，可以為系統(tǒng)端帶來更高的附加值，同時雙面組件有比較好的跟蹤系統(tǒng)的配合效應，如果加上邊框可以更好的用在跟蹤系統(tǒng)上，包括有邊框之后它的特性可以第一個減少破損，第二個防止因為安裝點受力不均勻，比較容易造成玻璃長期使用中的破壞的。另外可以配合硅膠防止水汽的進入，包括很好支持1500伏的系統(tǒng)，加上邊框大家會擔心組件重量會更加重，所以后續(xù)我覺得雙面的玻璃趨勢會進一步減薄，從第一代的廠家主要是2.5毫米的玻璃，現(xiàn)在基本上回到第二代都會到2毫米的玻璃，而且后續(xù)這個趨勢有望進一步減薄。

從雙玻組件的封裝上來看，如果采用POE封裝方式的話，它的可靠性和穩(wěn)定性方面有一個明顯的優(yōu)勢，大家知道EVA本身在長期的紫外線照射下會產生分解，產生醋酸和水，因為玻璃本身沒有水汽透過的，所以是存在一定的可靠性隱患，如果是背板封裝方式，背板有一定水汽透過率，但是玻璃基本上是零水汽透過率，EVA難以出去，這樣對可靠性還會產生影響，包括穩(wěn)定性，另外一點從抗PID這個性能來看，因為雙面組件PID正面反面都要做PID測試，從PID的測試，POE有更好的性能，這是結合PID包括一些可靠性測試的數(shù)據(jù)可以看到，采用POE方式的封裝都有更好的特性，行業(yè)里還沒有成文的標準，基本廠家都會把正面和背面，從可靠性上，不管做DHTC，或者是做PID，都會單獨拿出來測試。還有一個特點，在PID雙面組件背面相對來說失效的風險會更大一點，所以采用POE這種封裝可以最大程度減少PID發(fā)生的風險。

談到衰減，剛才我也說了，因為采用PERC技術，相對在單晶上衰減幾率比較簡單，只要解決硼氧負荷的問題，就可以比較好的解決衰減的問題，光衰的問題，基于這個機理，無論采用摻加的技術，都可以做到低于2%的衰減，首年衰減不低于2%，因為雙玻，玻璃背板有更好的可靠性，耐腐蝕、耐紫外線，所以衰減率比背板要低的，從之前幾年做的大型雙玻項目，拿到幾年的數(shù)據(jù)都可以得到印證。所以對于雙玻的產品我們敢做出這樣的質保，這個是比普通組件的0.55到0.6的衰減率更低，因為雙?？煽啃愿?，行業(yè)里都是給出30年的行業(yè)質保，綜合下來之后綜合功率還高于初始功率84.95%這樣的水平。

從電池的效率提升上可以看到，產線目前標準平均效率在21.3%，如果采用一些更先進的技術，在一些示范線上可以做到22%以上的平均效率，按照雙面PERC的效率路線圖，到今年年底產線上可以做到23.5%的效率，基本2019年效率可以做到23%以上，這也印證PERC這個技術還有非常巨大的效率提升的空間。

從度電成本上來看，現(xiàn)在雙面PERC技術，因為它兼顧了高效和較低的生產成本，所以在現(xiàn)階段是度電成本最低也是性價比解決最高的方案，對比PERT效率上有一定的優(yōu)勢，對比HIT在成本上還是具有明顯的優(yōu)勢。

未來的組件封裝技術還會進一步發(fā)展，從現(xiàn)在這個趨勢來看，疊片這個方案會逐漸的產能上來，慢慢取代現(xiàn)有的傳統(tǒng)的焊接的方案，相比來說疊片組件比焊接封裝的組件功率可以提升8%左右，另外抗熱斑的性能，包括抗引裂的性能會更好，如果結合的話，可以進一步發(fā)揮雙面高效的特性。

下面分享雙面一些實際的案例，這也是從實際案例印證了雙面還有高可靠發(fā)電輸出的特性，第一個案例是在陜西蒲城有一個地面電站，是建在黃土地上的，這個裝機容量是19千瓦，采用一個固定傾角，地面高度1米3，從電站運行拿到將近2個月的數(shù)據(jù)，可以看到平均的相對單面組件，雙面的發(fā)電量提升了12%以上，這是和大家最初的10%以上的預期是比較吻合的。第二個項目在內蒙古庫布齊一個沙漠上，這個系統(tǒng)是雙面搭配了斜單軸的跟蹤系統(tǒng)，對比的系統(tǒng)是常規(guī)組件，加上平單軸的系統(tǒng)，現(xiàn)在這個電站運行已經(jīng)超過4個月了，從業(yè)主方拿到電站的初步數(shù)據(jù)可以看到6、7、8三個月的發(fā)電量，如果雙面加上斜單軸綜合的發(fā)電量比單面加上固定，提升了51.4%，49.9%和43.8%，當然這個和太陽的角度是有關系的，可以看到6月份最高，7、8月有個逐步的下降，應該和太陽的輻照角度有關系，這一塊我覺得后續(xù)，雙面組件它的蒸發(fā)和角度的關系，和季節(jié)的關系這一塊大家后續(xù)還會有很多課題是可以研究的。

這是業(yè)主方提供的原始數(shù)據(jù)，這邊做過一些修正，我們也是技術人員到現(xiàn)場把現(xiàn)場的情況做了一個比較詳細的查看，做了一些修正，因為考慮到有一些差異，包括對比的電站是之前已經(jīng)建成的，已經(jīng)運營將近一年了，所以按照2%的衰減進行了修正，另外像大電站系統(tǒng)已經(jīng)建成的電站讀數(shù)是讀到電表端，業(yè)主提供我們的對比組件是從逆變器讀的，所以扣除了一定的線損，所以把雙面組件實際的出廠功率拿到，有一定的震功差，按照實際的功率進行校正，修正之后可以看到實際的發(fā)電量三個月分別是44%，42.7%、36.8%，其中刨除了跟蹤系統(tǒng)的因素，跟蹤系統(tǒng)大概貢獻了22、23、13.8%，這樣折算到雙面本身功率的提升上可以看到，在沙漠的環(huán)境下，配合斜單軸，平均在60%左右，6月份20.7%，20.6%，18.5%，可以看到在沙漠沙地環(huán)境下，是有比較好的增益。

第三個是第三方電站，拿到的數(shù)據(jù)不多，半個月的數(shù)據(jù)，簡單分享一下結果，邏輯和前面是一樣的，如果在固定支架的系統(tǒng)上，雙面比單面同樣的固定支架增加了12.8%，在同樣平單軸的系統(tǒng)上，可以看到雙面+單面蒸發(fā)量是16.8%，這就可以看到在跟蹤系統(tǒng)對雙面背面的發(fā)電量有一個放大的作用，現(xiàn)在大家都在討論雙面加跟蹤有一個一加一大于二的效果，對于雙面跟蹤后續(xù)還有很多課題還做，包括配合主流廠家做一些實證的項目，進一步探討在雙面系統(tǒng)端帶來的增益。

最后提一下雙面系統(tǒng)設計方面的問題，還是要考慮一些特殊的因素，首先設計雙面電站的時候，要考慮環(huán)境上對光的反射率，因為不同的場景對光的反射率是有差異的，包括水面、草地、干的土地、水泥地、沙地，包括雪地，甚至涂了白涂料的場地，它的反射率都是有一定差異的，上面列的是文獻參考的值，還是比較準確的，可以看到草地上差一些，水面上也會差一些，干地，包括像沙地發(fā)電的增益會比較好?？梢钥吹诫p面這個系統(tǒng)組件是比較適合運用于電站的系統(tǒng)，不太適合用于彩鋼瓦。如果是做一些反光涂料的處理，會帶來顯著發(fā)電量的提升，后續(xù)還會進一步做實證來獲取數(shù)據(jù)。另外雙面組裝的安裝是有一些要求的，從光學模擬的數(shù)據(jù)來看，當這個組件離地面一米以上，輻照均勻性開始趨于穩(wěn)定，所以結合實際項目場景來說，我們建議雙面組件的離地高度至少要高于0.6米，最佳選擇大概是在1米左右。安裝傾角上也是有一些差異的，要綜合考慮背面和正面的綜合貢獻，所以初步是建議和單面組件保持一致，但是有一些細微的差異，包括不同的季節(jié)也會有差異，后面還有很多工作進一步需要做。因為雙面組件背面發(fā)電有增益的，安裝的時候，安裝系統(tǒng)必須考慮背面盡量避免遮擋，如果背面有明顯的遮擋，會造成背面增益明顯的下降，標配金屬邊框推薦使用壓塊或者螺栓在長邊安裝，根據(jù)支架不同情況選擇平單軸或者斜單軸。

從逆變器的容量選擇上和單面系統(tǒng)設計也要做一些區(qū)分，這邊有一個參考的數(shù)據(jù)，平均增益在14.5%，反射率相對比較好的情況下，這個時候在局部的時候可以達到20%和25%，如果是單面和雙面組件功率都是350瓦的時候，單面可以達到310，雙面可以達到370瓦，這樣可以選擇逆變器的容配，如果單面組件可以不限功率，雙面組件超配如果超過1.2，極有可能出現(xiàn)消風的情況，單面組件超配系統(tǒng)會更到一點，對于逆變器的容量，一二三類地區(qū)的話超配比可選擇1.1、1.2、1.3，這個當然要結合具體地面的情況，跟蹤系統(tǒng)有個特點，在上午和下午這個時段，跟蹤系統(tǒng)有效跟蹤陽光的角度，所以它在發(fā)電量增益最大的時間段，相對來說不是日照最強的時候，所以這種情況下我們建議不需要額外，因為跟蹤系統(tǒng)在提高逆變器的容量。根據(jù)剛才電站初步的結果也可以看到，跟蹤系統(tǒng)對背面的發(fā)電是有一定的額外增益，所以組件有一定的傾角可以接受散射光，所以增益也不在。

從組串的電流上可以看到，雙面組件共用一個PN結來發(fā)電的，所以相對來說它的電流會更大，開壓和單面基本一致，電流會有個基本增加，如果雙面組件短路電流在背面增益25%的時候，短路電流會接近12N，包括逆變器的組串最大電流也是提升到12N，這也是一個實時單面和雙面組件電流和電流增益的統(tǒng)計表，可以看到它的電流增益和發(fā)電增益基本上趨勢是一致的，因為背面發(fā)電主要體現(xiàn)在電流的增加上，平均增益是在14%左右，部分時段電流會達到20%到25%，單面日最高電流是在9.5MPV，它的比例趨勢也是一致的。這就是從系統(tǒng)設計上綜合的考慮，謝謝大家，我的報告就到這兒。