【深度】三大光伏巨头高效技术路线大比拼

　　组件价格由2016年初的3.9-4元/瓦下降至目前的3.3元/瓦左右，下降幅度将近20%。由此也引发了关于组件企业毛利率的讨论与疑问，价格降的如何之快，组件企业的利润率如何保障。现在业内强调的利用技术进步来推动降本的可行性到底有多大？

　　无论如何，各组件厂商都探索高效技术路线的趋势很明晰，小编整理了包括晶澳、乐叶以及协鑫三家企业的高效技术路线以及对于领跑者的认识，以供业界参考。

　　上述三家组件企业在业界具有一定的代表性，协鑫集团之前大部分为多晶产能，日前宣布按照1：5的比例匹配单、多晶产能，两条腿走路；乐叶光伏则是一直专注推广应用单晶，在大同领跑者计划中也取得了不错的成绩；而晶澳在单晶、多晶比例方面则一直比较均衡，以420MW的出货量成为了大同领跑者项目中的最大赢家。

　　另，下述内容皆为光伏們整理的三家企业演讲言论，不代表光伏們观点。

　　晶澳太阳能

　　晶澳太阳能销售总监李栋主要发表了领跑者计划对于行业的积极影响的相关看法。李栋认为，领跑者计划从产业制造到降电价都为行业提供了一个非常好的引导作用。

　　第一，在之前领跑者没有推出来之前，中国市场也有很好的高效产品，但是在市场上不太被接受，因为它的技术方案跟实际应用的招标会晚半年左右，每年行业的组件功率提高幅度大概在在5到10瓦，最后结果就是说高效产品不被市场认可。自从领跑者推出来，不管是领跑者本身，还是各省份的竞争配置方案，比如去年宁夏，现在河北等都把技术门槛提高了，这对整个产业是有帮助的。

　　第二，现在行业在物料降本已经达到了一个极限，未来降本只有一条途径就是高技术，单位转换效率更高一点。举一个很简单的例子比如说295，跟常规的275的单晶差20瓦，意味着单位面积物料可能省7%，高技术多投2%，这样还有5%的降本空间。

　　第三，以前光伏是在整个全球发达比如说欧洲、美国开始的，我国的制造成本有优势，然而现在是在一些发展中国家，比如说印度整个亚洲地区，原来的制造成本优势已经不明显，所以必须通过制造技术来提升产业的发展。从这一点来讲，国家能源局的领跑者政策是非常好的。

　　第四，持续提升我国在全球制造的竞争力，另一点非常重要的就是持续的淘汰落后产能增加产业集中度。排名前五的组件企业占比约为40%，从制造业的正常规律来看，这是不正常的。如果前五家占比在80%到90%，这可能是一个产业发展的目标。所以领跑者的推出加快了产业集中的速度，可能真正有效的加快制造业，就是光伏制造业的整合。

　　晶澳技术研发路线

　　晶澳是全球首家大规模量产选择性发射极、MWT、背钝化及铝背场及黑硅技术电池的光伏企业，也是首家将二次印刷技术运用到所有生产线中的公司。

　　晶澳于2013年10月便推出了PERC技术，213年12月推出了黑硅技术，是全球最早推出PERC技术和黑硅技术的企业。大同领跑者项目中晶澳PERC技术博秀组件出货量为150MW，黑硅技术组件出货量17MW，黑硅技术润秀组件150MW。

　　高效产能支持，保持领跑优势

　　保利协鑫

　　保利协鑫表示，由于“领跑者”计划中的单晶效率标准只有较低的17%，主要单晶厂家都可以轻松达到，造成单晶在“众跑”，而不是一部分优秀者带领的“领跑”。

　　保利协鑫CTO万跃鹏博士介绍道，领跑者计划规定的单晶组件效率对应的电池效率是大于19.6%，而主流单晶电池厂商的基准效率为19.85-19.95%，也就意味着市场上超过80%的单晶组件可以满足领跑者计划，单晶无需费力追求更新的技术。

　　万跃鹏博士认为，在领跑者计划推出的组件要求标准中，对于单晶的效率要求市场中大部分的厂商都可以达到，故无法起到推动技术创新的示范作用。

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　　多晶组件效率对应的电池效率是大于18.5%，能满足这一要求的多晶电池厂商大约在20%，年产能超过10吉瓦，完全满足“领跑者”基地计划的组件需求。

　　同时，万跃鹏博士提出，多晶技术进步的潜力很大，在以下三个方面不断的进步，会有更多的产能符合领跑者计划标准，并推动标准的提升。

　　第一、对多晶硅片的尺寸进行标准化，统一固定在跟单晶一样的标准尺寸156.75。图一是保利协鑫某一电池客户A将硅片由S3升级为S3L之后，组件的效率分布。可以看出，270Wp的组件分布由21%升至61%，平均效率提升大于2Wp。

　　图二是B客户将多晶硅片由S2升级为S4之后，270Wp多晶组件的比例由23%提升至78%。

　　由上述数据可以得出，使用大尺寸多晶硅片将可以较大幅度的提升高功率组件的分布比例。

　　第二、黑硅是全行业的事情，是当前行业内头等重要的技术进步问题。通过叠加黑硅技术，可以增加光吸收与电流。由下图可以看到，根据目前协鑫小范围的数据试验，使用黑硅技术后，电池效率可提升0.3-0.4%，组件效率可提升4-6Wp，这样就会增加进入领跑者要求的产品比例。

　　多晶组件（60片）功率+5Wp的解决方案，助力提升多晶组件“领跑者”比例，技术额外加分，并且黑硅可以叠加其他先进技术。

　　两种工艺对比↓↓↓

　　第三、多晶PECR电池工艺，增加电池效率0.5-0.8%，组件功率满足“领跑者”更高一档要求，技术额外加分。　　

　　第四、PERC+黑硅+金刚线提供了平价上网的技术途径，是领跑者计划应该鼓励推广的技术。

　　乐叶光伏

　　一、PERC电池：是目前和未来的主流量产工艺

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　　在现在的硅片厚度下，降低背表面复合速率可以显著提升效率。对于扩散长度更长的单晶来说，提升的效率更为显著。在P型单晶硅上PERC可以实现1%的效率提升，多晶硅上可以实现0.6%的效率提升。

　　PERC技术采用Al2O3膜对背表面进行钝化，可以有效的降低背表面复合，提高开路电压，增加背表面反射，提高短路电流，从而提高电池效率。

　　PERC电池由于其工艺相对简单，成本增加较少，是目前和未来的主流量产工艺。

　　二、PERC电池性能

　　小于标准光强下的相对效率主要由开路电压的变化来决定，常规电池的相对开路电压低于PERC电池，且光强越弱，两电池的暗饱和电流密度相差越大，短路电流相差越大，相对效率相差越多。

　　在低辐照度条件下PERC电池弱光响应优于常规电池。　　

　　温度增加，红外波段的吸收增加。 PERC电池的红外波段量子效率高，其电流温度系数高。PERC电池的开路电压更高，电压温度系数更低。所以 PERC电池的温度系数更低。

　　PERC的温度系数优于常规，其发电量受温度影响相对更小，相同条件下，系统具有更高的发电量。

　　三、PERC产业化现状

　　四、PERC电池效率的提升

　　有效复合速率与金属区域复合速率和所占面积，钝化区域复合速率有关。

　　背表面有效复合速率随着金属区域和钝化区域的复合速率的降低而降低。

　　金属区域复合很高的时候，钝化区域复合速率<20cm/s时， 有效复合速率的改变很小。

　　Al2O3钝化，Spass<5cm/s，限制因素为金属区域的复合速率 。　　

　　PERC电池目前提升效率的方向是优化开孔图形和体电阻率。理论上，dot 是最佳的，在相同的收集效果下，其合金接触面积是最少的，因而可达到更高的Voc和Isc.但是dot 对于Al浆的要求高，形成空洞的可能性高。Dash的空洞介于line和dot 之间，对Al的要求相对低一些，更容易实现。

　　P型电池在PERC技术上进一步提升效率的路线还包括采用选择性发射极和局部B掺杂。

　　目前Solarworld 公司采用选择性发射极结构产线效率达到21.4%，Trina 也采用此技术在中试线上小批量平均效率达到20.9%，最高效率达到21.4%。昱晶平均效率达到21.2%，最高效率达到21.4%。

　　SE的工艺路线有：硅墨水，掩膜etch back，腐蚀浆料etch back， PSG激光掺杂。目前最简单的工艺应该是通过PSG的激光掺杂。

　　降低金属区域的复合速率也是提升效率的有效途径。可以进行局部的激光B掺杂，效率提升0.2-0.3%。

　　除此之外，还可以采用双面电池结构。采用双面PERC电池的技术路线有两种：一种是在目前的PERC电池工艺的基础上将全部铝浆调整为局部铝栅线，优点是背表面由于为栅线结构，使得局部背场的厚度增加，从而提高了开路电压，缺点是印刷时需要对准，典型的公司是solarworld。

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　　另一种是采用烧穿铝浆，典型的研究机构是ECN，优点是无需激光开孔的步骤，缺点是该烧穿铝浆目前只对单层氧化铝膜的穿透效果良好，在组件端需要配合高反射的封装材料使用。

　　如果采用丝网印刷的Al 2 O 3，， 或许可以直接印刷带有开孔的Al 2 O 3，，也可以避免激光开孔的步骤。

　　双玻组件具有优异的耐UV性能、抗PID性能、防风沙性能、机械性能。双玻组件技术目前已经比较成熟。采用白色EVA，可以使封装损失小于白色背板。2.5mm/2.0mm钢化玻璃已经可以批量生产。

　　双玻组件具有极高的可靠性，其各种环境测试中功率衰减为普通组件的50%左右。

　　双面电池双玻组件，取决于安装条件（草地，水泥地等)，发电量有8-20%的增加

　　五、PERC电池光致衰减（LID）

　　目前单晶的光致衰减主要是B-O复合引起的，由于PERC电池具有更高的开路电压，导致其具有更高的衰减。

　　降低 LID 的主要措施有：

　　降低硅片氧含量

　　—市场主流数值为20ppma，隆基可实现量产15ppma以下，研发13ppma以下，最低5ppma

　　改变掺杂剂

　　—全掺镓（3.5米长晶棒头尾电阻率比约14) (尚在专利保护期内）

　　—硼镓共掺（头部电阻率 3，尾部电阻率 0.5，电阻均匀性较好，尾部寿命≥20us）

　　电池端采用光照退火工艺

　　采用N型硅片

　　退火工艺设备厂商　　

　　乐叶单晶PERC推出Hi - MO 1 ，采用创新处理技术使LID最低控制在1%以内，一般控制在1% 以内。

　　经测算，采用低光衰的高效单晶PERC组件，年平均发电量较多晶和常规单晶高5.2%和2.5%。

　　六、总结

　　1、PERC电池具有更低温度系数，更好的弱光响应，相同情况下具有更高的发电量。

　　2、P型 PERC技术将成为主流技术并逐步替代常规电池。

　　3、未来PERC可以向优化激光开孔图案和体电阻率，选择性发射极结构和局部掺杂工艺发展，也可以采用双面电池结构并采用双玻的封装方式。

　　4、乐叶光伏已攻克单晶PERC电池低衰减技术，LID问题可以通过硅片工艺及电池创新工艺解决。

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