邓良平:高效单晶技术成本路线及实现措施
从高效单晶硅片、高效单晶电池、高效单晶组件以及加上跟踪系统以后的高效单晶光伏发电系统等不同技术与产品层面,对照隆基公司与整个光伏行业的技术产品发展现状及趋势,介绍高效单晶光伏产品的成本路线图及主要实现措施,预测未来3~5年内,代表光伏行业未来发展趋势的主要技术路线及其产品。本报告以隆基技术及成本控制能力为支撑,以行业现状数据为实证,对太阳能科学与技术在光伏领域的发展做出全景式现状呈现和清晰的未来预判。并预测单晶组件发电的度电成本很快能与传统火电展开竞争,光伏行业去补贴时代即将到来。
2015年国内光伏市场形势大好,从终端需求来看,单晶技术的份额比去年足足翻了一倍。单晶效率提升与成本降低,是市场份额变化的关键。未来3年高效单晶硅片的加工成本将于多晶硅片持平,而效率提升对电池和组件的降本贡献将进一步提升单晶成本竞争力。
硅片环节常规降本工艺
未来3年内,拉晶环节采用“大装料、高拉速、CCZ多次拉晶”技术。
单晶切片环节全部采用金刚线切割,加上细线化及薄片化等技术,可在三年内将单晶硅片非硅成本下降32%,降至6美分/瓦以内。
未来三年内,单晶硅片含硅成本将下降17%,单位成本降低至13美分/瓦。
成本测算条件:①单晶硅片规格为M1;②单晶方棒每公斤出片量54.46片;③单晶功率5W/片;④多晶硅价格120元/kg;⑤多晶硅至单晶方棒的硅料损失5%。
硅片的薄型化优势
硅料成本在硅片中占比超过50%,薄片化能大幅度降低硅片成本,未来单晶硅片成本可以下降到多晶硅片的水平。
上图是厚度为110微米的N型单晶硅片,具有高柔韧性,制成电池后可安装在复杂物体表面(比如无人机)。该硅片目前量产电池的效率已达22%以上,并有望进一步提高。
柔性硅片进一步降低了组件隐裂风险。薄硅片(110微米)与常规硅片(190微米)相比,每公斤方棒的出片数增加36%,每片硅片的成本下降26%。
未来单晶硅片的厚度可以减薄至70微米,在这个情况下,SHJ电池的转换效率不会降低,这也是单晶硅片独有的特性。
硅片成本路线图:单晶与多晶非硅成本持平
综合考虑拉晶、切片技术进步及辅材价格下降趋势后,单晶和多晶硅片的非硅成本差距将在3年后持平,届时单晶份额将大幅提升。
单晶转换效率提升趋势
提高转换效率是光伏系统成本下降的核心手段。
理由在于:电池制造成本占系统投资成本比例不足10%,而占据系统成本90%的逆变器、土地、铝边框、玻璃、线缆等配套产品或资源的成本已难以下降,只有通过提升电池转换效率,才能降低光伏系统成本。
单晶由于其在材料结构上的完整性以及高效电池技术的应用,使单多晶的实验室转换效率相差5个百分点左右,未来高效技术应用将越来越精深地发掘材料优势,使单晶转换效率无论在提升速度,还是提升空间均远高于多晶,从而进一步拉大单多晶的效率与成本差距。
ITRPV预测,单晶转换效率提升速度与空间远高于多晶。
未来晶硅电池转换效率提升空间较大、发展速度较快的电池主要集中在IBC、SHJ以及PERC单晶电池上,而多晶以及类单晶的电池转换效率提升将遭遇瓶颈,提升空间有限。
领先的单晶硅片企业通过在长晶与切片环节研发推广“控碳、控氧、提升少子寿命及高效清洗”等品质提升手段,持续提升硅片对电池转换效率的贡献度。
同时,通过推进低衰减、M1&M2硅片标准、N型单晶等高效化技术手段,进一步增强单晶竞争力。
量产单晶电池转换效率与功率提升路线图
国内PERC单晶从2015年下半年开始实现量产,电池平均效率20.5%,60型组件功率285W。
2016-2017年,PERC单晶通过扩散、印刷、镀膜等工艺改善,量产组件功率还可提高20W,60型组件功率达到305W。
到2017年下半年,PERC+MWT单晶电池工艺实现量产,60型组件功率达到315W。
2018年,N型单晶导入量产,电池平均效率22.2%,60型组件功率达到325W。
责任编辑:蒋桂云