在光伏技术中,高效电池研发和组件封装工艺是提升光伏系统性能、降低成本的关键环节,以下从高效电池研发、组件封装工艺两方面进行介绍:
高效电池研发
当前光伏行业主流高效电池技术路线主要包括TOPCon、HJT、BC以及钙钛矿等,不同技术路线在研发过程中面临不同的挑战和突破点。
1. TOPCon技术
技术特点:TOPCon电池技术通过在电池背面制备一层超薄氧化硅和掺杂多晶硅薄膜,形成良好的钝化接触结构,有效降低表面复合和金属接触复合,提升电池的开路电压和填充因子,从而提高电池转换效率。
研发进展:晶科能源通过金属化革新、正面钝化优化等多项新技术对TOPCon持续升级,预计年底高效TOPCon产品功率可达650~670W,并计划年底完成40%以上产能升级。
2. HJT技术
技术特点:HJT电池采用N型单晶硅片作为衬底,正面沉积本征非晶硅和P型非晶硅薄膜形成异质结,背面沉积本征非晶硅和N型非晶硅薄膜,再在两侧沉积透明导电氧化物薄膜和金属电极。HJT电池具有对称结构、低温工艺、高开路电压、高双面率等优点。
研发进展:HJT技术已具备产业化能力,但在国内市场目前没有提量的迫切必要性,企业在研发上相对谨慎。
3. BC技术
技术特点:BC电池将正负电极均制备在电池背面,正面无金属栅线遮挡,最大限度利用入射光,减少光学损失,具有更高的短路电流和转换效率。同时,BC电池背面电极图形化设计可优化载流子收集路径,降低串联电阻,进一步提升电池性能。
研发进展:爱旭、隆基等企业是BC技术的主要推动者。爱旭先后在珠海、义乌、济南建成ABC电池组件产能,到2024年时,其发布的“满屏”组件效率最高可达25.2%。隆基绿能推出HPBC产品,并在2024年升级为HPBC2.0,预计到2025年底产能将达50GW。
4. 钙钛矿技术
技术特点:钙钛矿材料具有优异的光电性能,如高吸光系数、长载流子扩散长度、可调带隙等,使其成为极具潜力的光伏材料。钙钛矿电池可制备成柔性组件,适用于曲面、建筑一体化等应用场景,且理论转换效率极限远高于晶硅电池。
研发进展:晶科能源利用AI技术加速钙钛矿叠层电池研发,当前钙钛矿和TOPCon的叠层电池稳定性较去年已有显著提升,预计有机会在三年左右形成中试线。天合光能计划布局钙钛矿叠层技术中试线,预计效率比当前晶体硅的电池效率要高4个百分点。
组件封装工艺
组件封装工艺对光伏组件的发电效率、可靠性和使用寿命具有重要影响。高效电池需要配合先进的封装工艺,才能充分发挥其性能优势。
1. 传统封装工艺
工艺流程:传统晶硅光伏组件封装主要采用EVA胶膜,通过层压工艺将电池片、玻璃、背板等材料粘合在一起。工艺流程包括电池片检测、单焊、串焊、叠层、层压、装框、安装接线盒、成品测试等环节。
材料选择:封装材料包括低铁钢化玻璃、EVA胶膜、TPT背板、铝合金边框等。低铁钢化玻璃具有高透光率、高强度和耐候性;EVA胶膜具有良好的粘接性、柔韧性和耐老化性;TPT背板具有优异的绝缘性、耐候性和阻隔性;铝合金边框可增强组件的机械强度,便于安装和运输。
2. 新型封装技术
高密度封装技术:包括叠瓦、叠焊、拼片等技术,通过减少电池片间距、优化电路连接方式,提高组件的有效受光面积和发电功率。例如,叠瓦组件利用激光切片技术将电池片切割成小条,并用导电胶将电池小条叠层柔性联结,实现电池片零片间距,可较传统组件多放置5%的电池片。
紫外固化封装技术:采用紫外固化胶替代传统EVA胶膜,在紫外线辐射下,紫外固化胶可在数秒内由液体转化为固体,具有封装速率快、可低温固化、节省能源等优点。
真空玻璃封装技术:将电池片封装在真空玻璃中,可有效提高组件的隔热性能和发电效率,但存在玻璃与金属结合处漏气、密封失效等问题,影响组件的长期可靠性。
3. 双面组件封装
技术特点:双面组件采用双面电池,正反两面均可吸收太阳光进行发电,可充分利用地面反射光和散射光,提高发电量。双面组件封装需采用双面玻璃或透明背板,以保证背面的透光性。
封装要求:双面组件封装需严格控制材料的透光率、反射率和耐候性,确保组件正反两面的发电性能。同时,需优化组件的电路设计和封装工艺,减少背面电池的遮挡和损耗。
钜成云创信息技术有限公司