协鑫集成多晶黑硅组件300W+量产 LeTID控制技术已产业化

作者:光伏协会    浏览:29    发布时间:2019-1-21 9:55:36

1月9日下午,由亚洲光伏产业协会、保利协鑫能源控股有限公司联合主办的第四届光伏产业链创新合作高峰论坛在苏州举行。协鑫集成首席技术官张淳博士在会上作《高效多晶、铸造单晶电池及组件技术应用》主旨报告。

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张淳博士主要观点认为:

·多晶黑硅PERC目前量产平均效率达到21%,对应60片组件功率300W+。

·鑫单晶(铸锭单晶)PERC目前量产平均效率达到21.8%,对应72片组件功率370W+。

·湿法黑硅在组件CTM方面有优势。

·2019年多晶黑硅PERC量产平均效率21.5%,鑫单晶PERC量产平均效率可达到22.2%。

·多晶PERC的LeTID控制已有产业化技术,鑫单晶需进一步优化。

以下为现场速记内容:

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我代表协鑫集成报告一下高效多晶和铸造单晶方面的进展。

非常赞同沈辉老师的观点,在晶体硅电池的先进性和原创性上面,中国的企业和研发机构,原创性这块确实是我们的短板。但是在企业这块,我们争取把量产的高效技术做到极致。第二个方面可能铸造单晶这样一个概念是小小的例外,虽然不是100%中国人原创,但是中国人在这块的技术,原创性的贡献还是比较大的。

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我的汇报主要是分三方面:第一个方面我想简单汇报和交流一下协鑫集成在多晶高效电池这块,也就是黑硅叠加PERC这块,在过去2—3年所取得的一些进展。

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首先我们可以看到是黑硅技术俗称的干法也好、湿法也好,目前协鑫集成的效率就是基于这样一个工艺的改善优化,平均量产效率做到21%这样一个水平。而我想强调一下,这个效率水平全部都是在产线的量产设备一起配合做出来的,这既不是实验室的小规模,也不是实验室的中试线,完全是量产的设备和工艺来完成的。

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大家可以看到量产平均效率21%多一点,同时结合抗光衰工艺目前还有一个小小的缺陷,效率上大概是0.2%左右的损失,但是总体上平均量产效率达到21%。然后我们可以看到单片最高效率21.62%,也不是实验室工艺,而是完全量产的这样一个测试结果。同时可以看到21%左右的这样一个效率分布,也是占60%、70%的比例。

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那么我们可以同时看到在组件端,我们可以比较这样,结合常规组件,一个是白色EVA,一个是透明EVA,20.9%档位的效率也能做到360瓦的水平,也就是说多晶高效电池我们也能做到组件300瓦平均的水平。

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同时目前的湿法黑硅也是主流,所以我们前面提到的提效的技术,无论是在干法和湿法上都能完全一个通用的结果,在湿法上主要是对比了一下电阻率的优化,同时王栩生博士也谈到后续多晶结合SE的技术,通过这样一个技术在多晶上也得到效率增益的体现。

可以看到湿法多晶的效率是完全没有叠加产线提效技术,所以根据量产设备实际情况,湿法黑硅做到20.6%和20.4%。如果叠加像干法提效技术的话,一般湿法的效率比干法低0.2%左右,所以我们湿法黑法结合PERC也能做到20.8%的量产效果

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同样在组件规律上,刚才王栩生博士提到湿法黑硅在组件的CTM方面相对于干法是有优势,虽然是20.6%的效率,同样300瓦的组件也可以做到50%以上的比例。

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同样我们可以看到实际上在大规模量产组件的情况下,在20.4%左右不到的这样一个大规模量产效率的条件下,我们组件的290瓦以上比例,也达到80%几,这样随着电池的效率逐渐地提升,多晶黑硅PERC的平均档位到300瓦是完全可以实现的。

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第二个部分想交流一下关于鑫单晶目前的进展,目前生产了一千多万片,协鑫集成大概是生产了500万片电池。实际上鑫单晶的提效也是主要分两个阶段,第一个阶段是可以看到在量产的实际效果,也就是起点不是很高。我们可以看到量产的平均效率21.2%左右,我们发现了几个主要的问题,我们先不说成本,主要是一些拖尾,就是左下角灰色的部分,同时谈到EL,还有它的光衰和三类片的分布。

还有就是在产线,我们选用不同的硅片,在小规模的试制,可以看到结合SE也好,可以做到21.7%、21.9%,证明鑫单晶可以做到这个效率。关于成本这块,这是目前我们这块的鑫单晶PERC每瓦的成本可能比湿法黑硅、干法黑硅,每瓦全成本贵几分钱左右,但是这样一个成本的降低空间还是巨大的。

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这里的问题我们怎样解决,刚才王博士说我们的三类片一般是通过湿法黑硅完美解决。主要大批量的A类片是通过碱制绒这块,我们与王博士也有共同的观点。

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同时EL,如果我们这样一个平均效率达到一个比较理想的水平,那么我们可以发现这样由低效率造成的电池EL的现象,基本上可以消除,前期我们可以看到20.9%、21.1%在EL端现象是比较严重的。

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通过第一阶段150万片硅片的电池生产以及主要问题的发现,第二阶段又投入了大概300多万片电池的生产。通过这样一个电池、硅片的改善以及电池工艺的完善,那么第二批300多万片的电池平均效率达到了21.66%,接近21.7%的水平,当然这里有一个小圆圈是返工片的生产,可以忽略不计。

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在300多万片的提质过程中,结合硅片的风险的改善,我们的效率提升又达到了新的高度,就是游达博士提到的,平均效率到了21.8%左右的平均效率。

随着自动化生产的加强,尾部低效的分布就大量地减少,大量高效的分布21.8%、21.9%这样一个比例超过了50%,结合22%以上的,大概基本上是70%以上的比例。那么鑫单晶如果要跟直拉单晶PK或者是同台竞争,目前21.8%的效率是远不够的。

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那么我们就说除了这样一个效率方面的改善,我们良率,500万片的生产大家可以看到,良率目前是可以达到95%的这样一个水平,当然这个良率还有比较大的提升空间,到96%、97%都是必须的。

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然后我们再看看这个组件,鑫单晶组件的这块,我们先选取了三个档位的组件,21.5%、21.6%、21.7%,主档位三个,我们看看它的档位分布的话,基本上主档位370瓦,365瓦也算一个小的档位。随着后续效率的提升,我们刚才说平均效率来到了21.8%,那么21.8%的平均效率,目前的组件CTM是不到96%,是偏低的,后续也有大的提升空间,现在的条件来估算,以全档位来分布的话,基本上370瓦和375瓦的比例会基本上占到70%左右。

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效率根据研发的成果和单晶PERC的实际发展情况,提出2019年底鑫单晶到22.2%这样一个平均量产效率,从目前的21.8到21.9%,然后再有零点几的提升,这第一步我们目前已经实现的,因为这是最新的提效结果。

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目前鑫单晶电池平均效率达到了21.95%,已经是接近22%的量产平均效率。所以说,到2019年底鑫单晶的平均量产效率超过22%,或者是跟直拉单晶的平均量产效率差保持在0.2%和0.3%是很有希望达到的。

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除了这样一些效率和功率的这样一些进展以外,这时候无论是单晶、鑫单晶还是多晶,它的光衰,是我们都不能忽略的一个问题。我们自己在控制光衰这块目前取得的一些进展。

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大家可以看到就是说三根曲线的对比,就是说红线、黑线是用了所谓的抗光衰工艺,而绿色是没有应用抗光衰工艺的结果,光衰条件是在75度,大约1000小时,这下面的横坐标是1200小时这样的一个结果。实际温度是超过了80度。所以说无论是掺B和掺Ga的,基本上是控制在2%以内,没有用抗光衰工艺的衰减幅度大,目前鑫单晶PERC是沿用多晶抗光衰工艺,当然多晶抗光衰工艺是否符合这样一个产品特性,后续我们会做优化。相信多晶优化的结果在鑫单晶上更优化,效果比多晶更好。

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这是我们在Fraunhofer上的组件,分两步测了LID和LeTID。先把我们的组件做了LID的测试。

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然后再把组件做了LeTID的测试。

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这是Fraunhofer的测试条件,这个比较严苛,LID用了85度,Le TID用了50度或60度的。LID的组件效果是好的,基本上只有2%—4%的衰减。然后LeTID,85度我们的光衰依然是1.5%左右的衰减。从光衰这块的结果,无论是自己测的长时间的超过一千小时的结果,还是Fraunhofer这样的检测结果,都是完全满足产品的竞争,同时跟单晶的PK中也毫不落下风。所以说这样的一个光衰工艺利用到鑫单晶的PERC电池上,相信也会有满意的结果。

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当然,我们刚才前面也说了,目前的抗光衰工艺也不否认,应用在单晶和鑫单晶上面都有少许的损失,应用到多晶上面,是0.2%少许的损失,用在鑫单晶上0.15%的效率损失。相信后面我们效率的提升和工艺的改善,我们有信心控制在0.1%以内,无论是从电池的效率还是这样一个稳定性上面,无论是高效多晶和鑫单晶,目前在协鑫集成都取得了一些比较好、比较稳定的一些结果。

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总结一下,多晶黑硅PERC目前量产平均效率达到21%,对应60片组件功率超过300W+,鑫单晶PERC目前量产平均效率达到21.8%,对应72片组件功率370W+。2019年目标,多晶黑硅PERC量产平均效率目标是21.5%,鑫单晶PERC量产平均效率可达到22.2%。多晶PERC的LeTID控制已有产业化技术,鑫单晶需进一步优化。