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多(单)晶硅电池组件如何选择

发布时间:

2021/09/15 00:00

近期钙钛矿电池纤纳光电钙钛矿α组件正式出货,标志着钙钛矿太阳能电池产业化进程获实质性推进。根据协鑫纳米测算,钙钛矿太阳能电池作为第三代太阳能电池,具有率:单结钙钛矿电池理论转换效率达31%,多结理论效率超过50%,远高于晶硅的29.4%;低成本:钙钛矿电池相比晶硅产业链大幅简化,生产钙钛矿组件单瓦能耗只有晶硅组件的1/10,成熟期的钙钛矿电池单位产能投资额为晶硅电池的一半,综合成本看,钙钛矿组件单瓦总成本约为5到6毛钱,是晶硅极限成本的50%。虽然短期钙钛矿电池受稳定性差、大面积组件效率低等问题制约,但未来随着技术不断进步带动经济性提升,钙钛矿组件有望成为新增长点。

专业机构协鑫纳米测算,钙钛矿太阳能电池作为第三代太阳能电池,具有率:单结钙钛矿电池理论转换效率达31%,多结理论效率超过50%,远高于晶硅的29.4%;低成本:钙钛矿电池相比晶硅产业链大幅简化,生产钙钛矿组件单瓦能耗只有晶硅组件的1/10,成熟期的钙钛矿电池单位产能投资额为晶硅电池的一半,综合成本看,钙钛矿组件单瓦总成本约为5到6毛钱,是晶硅极限成本的50%。

当然,相比单一的薄膜组件或晶硅组件,薄膜/晶硅叠层电池和组件的成本肯定会更高,也在很大程度上掩盖了其效率优势。

目前生产的尺寸为1m×2m的全球尺寸钙钛矿组件已经下线,投建的全球首条100MW量产线已在昆山完成厂房和主要硬件建设,计划2022年投入量产。预计在工艺和产能稳定后,量产组件产品光电转化效率将超过18%。考虑到晶硅电池温度每上升1度,效率将下降0.3%,钙钛矿电池则保持不变,该组件产品已经与主流PERC组件效率相差不大,加之更好的弱光效应,可实现更好的实际发电量,成本有望降低到晶硅产品的70%。

目前生产的尺寸为1m×2m的全球尺寸钙钛矿组件已经下线,投建的全球首条100MW量产线已在昆山完成厂房和主要硬件建设,计划2022年投入量产。预计在工艺和产能稳定后,量产组件产品光电转化效率将超过18%。考虑到晶硅电池温度每上升1度,效率将下降0.3%,钙钛矿电池则保持不变,该组件产品已经与主流PERC组件效率相差不大,同时又有更好的弱光效应,可导致更好的实际发电量,成本有望降低到晶硅产品的70%。未来,钙钛矿组件的效率预计将进一步提升至25%以上。认为,钙钛矿组件在发电量和度电成本上即将超过当前主流的晶硅组件,下一代光伏电池已达到大规模量产和应用的临界点。

技术变革是光伏成本下降的驱动力,是决定电池光电转换效率的关键因素。光伏产业链包含硅料、拉棒、硅片、电池及组件环节,过去十年间光伏效率提升显著,这与光伏全产业链各环节技术的共同进步是分不开的,其中包括硅料环节改良西门子法,单晶拉棒环节的RCZ法,硅片环节的金刚线切割法,电池环节的PERC电池技术以及组件环节的多主栅技术等,而当前技术进步的脚步仍未停歇,颗粒硅、CCZ、新型电池等技术有望进一步推动行业降本增效。

光伏产业链可分为硅料、硅棒、硅片、电池片、组件等几个部分。简单来说就是,先用硅料制成硅棒,再把硅棒切割成硅片,一块块硅片再通过技术手段制成太阳能电池片,若干个太阳能电池片通过串并联方式封装而成的光伏组件,即可通过太阳能发电。

在学界和产业界共同努力下,钙钛矿太阳能电池当前在稳定性、效率等方面已获得与晶硅电池同等或更佳的效果。作为目前尺寸钙钛矿电池记录的保持者,正致力于开发1m×2m大尺寸钙钛矿组件,在度电成本比晶硅更低的情况下,开启钙钛矿电池的商业化量产。

放眼整个光伏产业,随着新建产能逐步释放与技术突破,在上游硅料环节,多晶硅、颗粒硅等都有望迎来价格拐点;硅片环节,大尺寸硅片替代将加速;而在电池环节,N型和HJT新一代电池商业化量产进程将不断加快,或有可能逐步取代PERC电池;组件环节,双面高功率组件成为主流,在原材料上涨的现实条件下,行业集中度会将更加明显。

但如果能将晶硅电池和薄膜电池进行融合,就能限度发挥两者优势,转换效率也将大大提高。当然,其中的难度也将直线上升,因此,开发薄膜/晶硅叠层电池和组件的企业屈指可数。

玻:硅料成本硅料毛利硅片非硅成本硅片毛利电池片非硅成本电池片毛利组件非硅成本组件毛利增值税(元/W)。

玻:硅料成本硅料毛利硅片非硅成本硅片毛利电池片非硅成本电池片毛利组件非硅成本组件毛利增值税(元/W);

当下时点,光伏组件环节与电池环节的技术变革最为集中,其中组件环节由于位于硅片、电池的下游,因此组件设备在工艺端需要同时适配硅片端和电池端的技术进步,技术迭代更为明显和迅速,对应技术变革体现在要同时适应大尺寸(硅片),薄片化(硅片),半片(硅片),低温焊接(HJT电池)、BB(电池环节降本)等新型工艺,确保在组件应用可靠性和稳定性。

未来,钙钛矿组件的效率预计将进一步提升至25%以上。认为,钙钛矿组件在发电量和度电成本上将超过当前主流的晶硅组件,下一代光伏电池已达到大规模量产和应用的临界点。

据澎湃新闻了解,在学界和产业界共同努力下,钙钛矿太阳能电池当前在稳定性、效率等方面已获得与晶硅电池同等或更佳的效果。作为目前尺寸钙钛矿电池记录的保持者,正致力于开发1m×2m大尺寸钙钛矿组件,在度电成本比晶硅更低的情况下,开启钙钛矿电池的商业化量产。

池从材料端与电池应用端共同发力优化膨胀问题。材料端,硅碳负极可以通过纳米化硅材料,与石墨掺杂,也可以采用SiOx为原料,与石墨掺混,降低硅在充放电过程中的膨胀。电池应用端,硅碳负极通过4680的圆柱结构和使用不锈钢外壳的设计,圆柱结构抑制了硅碳负极的膨胀,4680圆柱卷绕导致极片膨胀产生的应力均匀,有效改善了硅碳负极的衰减较快的缺点,不锈钢外壳相比于铝的高强度抵御了硅碳负极膨胀的应力,预计4680电池负极硅碳掺杂比例可提高至10%~15%,而方形和软包电池只有5%。

是国内光伏组件功率及电池转换效率处于行业的企业,是全球光伏智慧能源解决方案的,在光伏电池转换效率和组件输出功率方面先后23次创造和刷新世界纪录,拥有晶体硅异质结太阳电池产业化关键技术。

组件环节主要是对光伏电池进行封装,技术创新的空间相比电池环节要小很多,因此在技术上没有发生过太大的变化,但也不乏创新,比如双面双玻组件、半片组件、叠瓦组件、多主栅组件等。

通常将光伏产业链主要划分为三个环节,分别是产业链上游(晶体硅的采集和硅锭、硅棒、硅片的加工制造),产业链中游(光伏电池和光伏组件),产业链下游(光伏电站系统的集成和运营(集中式电站和分布式光伏),此外还涉及光伏玻璃、胶膜、支架等辅材环节。

硅料价格的暴涨使得硅料企业赚走了整个光伏主产业链(硅料—硅片—电池片—组件)的大部分利润,而产能过剩的电池片和组件环节的毛利则显著下降。从历史上看,光伏主产业链各环节由于短期供需关系的变化导致各自盈利出现较大幅度的波动是行业常态。今年,随着各家硅料厂商的新产能陆续投产,预计硅料供需紧张的状况将逐季改善;到2023年,预计硅料的供给将变得较为宽松。随着硅料供给逐步宽松,预计电池片和组件环节的盈利将逐步改善。

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