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 緊扣光伏前沿技術(shù)和最新應(yīng)用的大會特色專題一直是CSPV的名片，每年均有來自國內(nèi)外的學(xué)術(shù)專家分享展示在硅材料、太陽能電池、光伏輔材、系統(tǒng)應(yīng)用、檢測認(rèn)證和裝備等光伏產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域最新的研究成果和發(fā)展動態(tài)。本文將回顧2021年CSPV中晶硅電池組件方面展示的精彩內(nèi)容。

顆粒硅

在市場全面押注塊狀多晶硅料的時候，保利協(xié)鑫在顆粒狀多晶硅領(lǐng)域已經(jīng)蟄伏十年。今年2月，保利協(xié)鑫宣布FBR顆粒硅產(chǎn)能由6000噸提升至1萬噸，11月保利協(xié)鑫再次宣布在既有1萬噸產(chǎn)能達(dá)產(chǎn)下， FBR顆粒硅再增2萬噸產(chǎn)能并正式投產(chǎn)，頭部企業(yè)也紛紛拋出橄欖枝，隆基、中環(huán)，晶澳均與保利協(xié)鑫簽顆粒硅長單采購合同，市場對于FBR顆粒硅的討論高漲。本次會議中，保利協(xié)鑫詳盡的闡述了FBR法的生產(chǎn)流程，以及相比傳統(tǒng)西門子法，F(xiàn)BR法顆粒硅生產(chǎn)工藝降低多晶硅生產(chǎn)綜合電耗70%。具備流程短、綜合能耗低、反應(yīng)單次轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)勢，滿足能源雙控要求，助力光伏進(jìn)入低碳新時代。

針對拉晶過程中使用顆粒硅導(dǎo)致的“氫跳”和“刮灰”導(dǎo)致顆粒硅無法大比率投爐使用的問題，保利協(xié)鑫亦分享了相關(guān)的解決辦法，并分享了顆粒硅75%-100%替代棒狀硅后在拉晶端各根次的頭部少?壽命與使?棒狀料各根次持平，和在電池端效率與其它?家硅??平相當(dāng)?shù)男时憩F(xiàn)。

盡管目前FBR顆粒硅產(chǎn)出有限，當(dāng)前主要的用處仍被視為填充塊狀硅料的間隙，提升晶硅爐的加料量，隨著保利協(xié)鑫2022-2023年20-30萬噸顆粒硅的布局，顆粒硅的生產(chǎn)耗電量方面僅為改良西門子法的1/3，預(yù)計成本方面具有一定的優(yōu)勢，值得行業(yè)期待與關(guān)注。

薄片化加速

隨著19年以來大尺寸的陸續(xù)推進(jìn)，硅片厚度停留在170-180um至少3年多的時間。伴隨著今年硅料短缺與硅料價格的一路攀升，以及大尺寸設(shè)備均為近兩年來新上，薄片化推進(jìn)忽然提速，據(jù)隆基會議上分享，目前P型M10主流厚度已降至160-165um，市場上更薄硅片的需求也越來越多；而中環(huán)展示的薄片化技術(shù)路線圖顯示2021年G12 P型的厚度僅為160um, 近期亦聽聞不論硅片端還是電池端，均在加速G12 160um 厚度的切換工作。


大尺寸之爭

隨著大尺寸產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)日臻成熟，大尺寸體系降本突出，目前公認(rèn)的可降低全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)成本約0.07-0.09元/W，同時各環(huán)節(jié)產(chǎn)業(yè)集中度提升推動巨頭聯(lián)盟化，一體化龍頭先行，諸多因素決定尺寸升級已勢不可擋，大尺寸在2021H2市占首次超過50%并持續(xù)增加中。

自2019年后中環(huán)210和隆基18X的相繼推出，大尺寸的選擇討論一直是行業(yè)中的熱點話題，尤其是210陣營600W+組件的推出，尺寸之爭愈演愈烈。近期配套輔料、逆變器和接線盒，以及工作溫度和熱斑問題的爭論已慢慢淡出，但運輸方式和可靠性方面的爭論仍較激烈。

CSPV前中環(huán)推出218.2mm尺寸硅片， 盡管沒有太多的報告提及，但會中針對該尺寸的提問仍較多，其中隆基呂俊博士面對提問回答到“我們不反對大尺寸硅片，但是反對大尺寸組件”。 而5排218.2mm的組件與6排182mm的組件寬度一致，組件環(huán)節(jié)的物料多數(shù)可共用，但是218.2mm的組件為奇數(shù)排，增加的匯流條是否影響組件外觀，以及生產(chǎn)該尺寸又將面臨新一輪設(shè)備的夾具工裝改造等問題仍是電池組件廠商的主要顧慮。由于下游電池組件廠商也不樂見一再快速的進(jìn)行尺寸轉(zhuǎn)換，截止目前，仍未有電池與組件廠公開聲稱生產(chǎn)218.2mm的產(chǎn)品，218.2mm能否成為下一代尺寸標(biāo)準(zhǔn)仍有待觀望。

N型電池

隨著PERC提效進(jìn)入瓶頸期，近年來開啟了光伏電池P型向N型迭代的趨勢，從而邁向更高的效率臺階，不管是研發(fā)還是量產(chǎn)，N型電池技術(shù)陸續(xù)取得突破，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程提速明顯。目前關(guān)于PERC后的下一代電池技術(shù)討論主要集中在N型TOPCon 和HJT 上，兩種電池雖然不是非此即彼的關(guān)系，但是電池效率提升和成本降低的進(jìn)步速度將決定二者誰將率先占據(jù)PERC后產(chǎn)能擴張的高點。

TOPCon

會議期間，中來，晶科，東方日升，隆基以及正泰等客戶均分享了其TOPCon在量產(chǎn)方面達(dá)到24%+的效率水平，而更多的報告分享來源于TOPCon設(shè)備廠商，而TOPCon 技術(shù)路線的選擇仍為本次會議的焦點話題。下表根據(jù)本次會議期間設(shè)備商所展示的技術(shù)路線整理而得。

整體上，LPCVD是當(dāng)前更為成熟的一個技術(shù)，但是PECVD技術(shù)更具發(fā)展?jié)摿?。針對PECVD法鍍膜含氫量較高易薄膜的問題，通威和寧波材料所均有提及通過優(yōu)化SiH4/H2的比例、沉積溫度等工藝以及采用SiCx爆膜取代poly-Si從而降低甚至解決PECVD薄膜的問題。

另外，常規(guī)的硼摻雜均為采用BBr3或BCl3硼擴工藝，針對當(dāng)前硼擴工藝均勻性偏差，易形成富硼層，以及工藝耗時較長等不足，寧波材料所提出PECVD沉積硼擴散源的思路從而提升摻雜的均勻性，但是工藝耗時仍較長，目前該方法仍停留在研發(fā)階段，尚無可使用的產(chǎn)業(yè)化設(shè)備；而漢可亦提出用熱絲CVD摻入摻雜原子（硼 ）形成源層，與推結(jié)分成2步進(jìn)行從而形成摻雜層，該思路同樣具備濃度分布均勻性好的優(yōu)勢。

HJT

目前HJT電池技術(shù)本身的發(fā)展已經(jīng)漸趨成熟，各廠商均聲稱量產(chǎn)效率達(dá)到了24.0%-24.5%的水平，而華晟CTO王文靜博士和邁為分享的通過VHF-PECVD制作微晶硅替代現(xiàn)有的非晶硅薄膜，HJT電池量產(chǎn)效率將實現(xiàn)25.0%+的水平，目前華晟和金剛玻璃均已布局該技術(shù)，2022年將投入量產(chǎn)。

隨著HJT電池產(chǎn)能的逐步擴大，組件封裝問題逐漸凸顯，由于組件端焊接封裝技術(shù)普遍停留在對PERC電池的認(rèn)知層面，同時行業(yè)仍缺乏統(tǒng)一的HJT電池測試標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致各電池廠商的效率以及CTM偏差相較PERC電池高出較多。

電池效率的偏差可以理解為缺乏標(biāo)準(zhǔn)，相比PERC電池較低的CTM水平則來源于HJT本身的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有焊接封裝技術(shù)的不匹配。

封裝損失 (Cell to Module loss, CTM loss)

從各位專家的分享中可看出導(dǎo)致CTM偏低的主要影響因素為：


銅電鍍

HJT憑借較高的效率以及工藝簡單等優(yōu)勢受到光伏行業(yè)的廣泛關(guān)注，但是受制于較高的生產(chǎn)成本導(dǎo)致量產(chǎn)化推進(jìn)仍較緩慢，其中金屬化環(huán)節(jié)的高成本為制約HJT發(fā)展的最大因素。銅金屬化被認(rèn)為低成本HJT太陽能電池最有可能的解決方案，盡管銅電鍍本身工藝簡單且成本較低，但是配套的種子層以及掩膜制備導(dǎo)致整個銅電鍍工藝步驟較多，仍需步驟簡單且低成本的量產(chǎn)化路線，同時銅替代銀之后的組件可靠性仍需進(jìn)一步確認(rèn)。

背接觸電池

隨著愛旭宣布布局ABC電池，其中300MW中試線已經(jīng)在建，以及傳聞行業(yè)龍頭企業(yè)也可能布局背接觸電池，不管是TOPCon 亦或HJT疊加背接觸結(jié)構(gòu)，背接觸電池結(jié)構(gòu)的關(guān)注度近期持續(xù)高昂。會議期間，除了浙江大學(xué)分享了“以MoOx薄膜為鈍化減反層、基于非摻雜全背接觸的柔性單晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池”之外，王文靜博士也詳細(xì)分享了HBC電池的優(yōu)劣勢。雖然HBC正面無金屬化遮擋，但是HBC雙面能力較差，HBC發(fā)電能力不一定會比HJT高，另外，HBC可支持無銦技術(shù)以及對賤金屬的容忍度更高，這些優(yōu)勢導(dǎo)致HBC降本更為容易，從而得出“HBC不一定是增效的技術(shù)，但或許是一種降本技術(shù)”的結(jié)論。

另外，異質(zhì)結(jié)的高成本問題，會議期間，學(xué)術(shù)界分享了很多關(guān)于嘗試免摻雜的禁帶更寬（低寄生吸收）的過渡金屬氧化物或有機物如MoOx、WOx等代替a-Si:H (p)，采用低功函數(shù)的堿金屬/堿土金屬氟化物或金屬氧化物如TiOx、LiFx等代替a-Si:H (n))，部分金屬氧化物同時兼?zhèn)溻g化層和減反射層的作用，目前該類產(chǎn)品仍停留在研發(fā)階段，期待該類產(chǎn)品早日商業(yè)化以進(jìn)一步降低異質(zhì)結(jié)產(chǎn)品的成本。

組件封裝

隨著能源結(jié)構(gòu)升級轉(zhuǎn)型的加速，光伏發(fā)電項目的應(yīng)用場景越來越多，因為戶外環(huán)境的不確定性，對組件中使用材料耐候性方面的要求也是越來越高，尤其是對光伏組件長期可靠性起到關(guān)鍵影響作用的封裝材料-封裝膠膜和光伏背板在耐候性，阻隔性等方面的要求更為苛刻，同時，豐富的應(yīng)用場景也導(dǎo)致膠膜和背板的市場需求細(xì)分化。

封裝膠膜

當(dāng)前封裝膠膜的選擇方案主要圍繞抗PID性能，組件端層壓良率，以及性價比三方面進(jìn)行考量，綜合以上三方面，目前各類型組件的膠膜選擇大致如下：

鑒于純POE交聯(lián)速度慢，層壓工藝差，易出現(xiàn)氣泡等問題，純POE被共擠POE即EPE取代的場景越來越多。

關(guān)于間隙反光貼膜，會議期間斯威克有宣傳該類產(chǎn)品，間隙反光貼膜相比網(wǎng)格玻璃對功率的提升不足1%，另外該技術(shù)仍需要引進(jìn)自動化貼膜設(shè)備，組件廠商普遍認(rèn)為投資回報率偏低，實際使用的廠商仍較少。

另外，近期各專業(yè)分析機構(gòu)均預(yù)測明年膠膜粒子供應(yīng)緊張，預(yù)計各廠家會加速搭配更細(xì)焊帶的使用以降低膠膜的克重。SMBB的導(dǎo)入預(yù)計會加速，同時分段焊帶亦或有更多的廠商嘗試以進(jìn)一步降低背面膠膜的克重。

背板

盡管近年來雙玻組件的比率不斷攀升，但是隨著戶用，工商業(yè)等分布式電站的盛行，同時透明背板亦可作為雙面組件的背面封裝材料，背板仍占有光伏組件背面封裝材料超過50%的市場份額。在背板演變過程中經(jīng)歷了雙面含氟膜結(jié)構(gòu)、雙面含氟結(jié)構(gòu)（單面氟膜）、雙面涂料、強化PET型背板、聚烯烴背板（共擠背板、E/O膜背板）等等，目前超過95%的背板產(chǎn)自中國。隨著電池片結(jié)構(gòu)、組件版型的變化，背板的定制化需求增多，市場需求細(xì)分化，如透明背板，網(wǎng)格背板，黑色背板, 環(huán)境友好型的無氟背板以及針對HJT開發(fā)的含鋁層背板。

非氟背板因為耐候性方面的顧慮以及缺乏戶外實證，盡管成本相對較低，目前僅部分分布式電站有使用，含氟結(jié)構(gòu)的背板仍為絕對的主流；

TPT/KPK由于成本較高，已逐步退出市場，目前僅部分國企指定訂單有使用；

目前PVDF基雙面含氟背板KPC/KPf市占比最高約35%，PVF基雙面含氟背板TPC市占比約15%，賽伍報告中提及預(yù)計2022年Q3 PVDF 原材料R142b供應(yīng)有所緩和，KPf型背板價格會回落，最終比CPC/ PPf類背板高1元/m2左右；

據(jù)中來報告分享雙面涂覆型背板CPC/FPf 今年市占比約30%，由于PVDF膜原材料面臨供應(yīng)短缺和成本上漲的原因，涂覆型背板的市占比有望在2022年進(jìn)一步提高；

由于去年底玻璃大幅短缺、以及大尺寸產(chǎn)品的重量考慮，加上透明背板價格下降，去年底出現(xiàn)較多組件廠導(dǎo)入透明背板雙面組件。今年透明背板在雙面組件產(chǎn)品中的占比預(yù)估將首度突破兩成，總量約能到13GW左右。

結(jié)語

在中國大力推進(jìn)實施“3060雙碳”目標(biāo)過程中，需要不斷推廣清潔能源，提高可再生能源的應(yīng)用比例。特別是在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個五年規(guī)劃和二〇三五年遠(yuǎn)景目標(biāo)的建議》發(fā)布后，國家對于光伏等新能源的重視又提升到了新的高度。隨著光伏發(fā)電技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，全球光伏產(chǎn)業(yè)勢必將迎來爆發(fā)式的增長和發(fā)展。

原文章：CSPV 精彩回顧∣ 晶硅電池組件發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢