AsiaSolar2016论坛精彩发言 ▏ 沈文忠

沈文忠 上海交通大学太阳能研究所所长 

现场发言实录

 

各位光伏的同行，大家上午好！

非常高兴有这个机会跟大家交流我们光伏发电的主题晶硅电池产业化的特点。它的效率可以超过20%，成本可以做到非常低，现在是50美分甚至到40美分以下，从光伏产业一开始，过去的十年内晶硅电池一直是市场的主流，虽然在2010年左右薄膜电池有一定的份额，但现在薄膜电池的市场越来越小，去年有一个统计93%的市场是晶硅电池。

这是从光伏行业协会得到的数据，确实我们国家占的份额还是非常大的，不管是在晶硅材料还是在组件，还是在硅片方面，今年前六个月有非常大的同比增长。

讲到晶硅电池，晶硅电池的技术有很多，我们现在的光伏企业都是处在中间，也就是说这些技术应该讲不差也不坏的局面，左边是比较差的技术，右边的是我们产业化追求的一个技术。我们知道光伏过去的十年经历了很多的起伏，每一次起伏过程中，每一个低谷的时候，都在追求新的技术。现在这些新的技术，我这里列出来的，应该有两个档次的技术，一个大概是20.5左右的水平，一个是22以上的水平，未来能不能达到25，甚至是30的水平？现在都在探索当中。这个报告简单给大家介绍一下我们所跟各个企业单位合作的一些情况。当然还有一个主要的内容，国产的阵营这一块，我们觉得还是非常薄弱。

2015年开始晶硅电池有两个趋势，一个是所谓单晶的回归，可以做传统的结构，也可以做双面的结构，也可以做高效的结构。未来五年当中，我们预计以N型为代表的单晶电池会占市场比较大的份额。先讲P型的，PERC电池比较热门，我们国内有这么多传统的晶硅线，能不能做一些改造，我们现在的水平大概可以做到20.6，未来可以做到21。

    

这是传统电池的工艺，这个是国内主要引进国外PERC生产线的工艺，我们采用的工艺还是有些不同。这是一个对比的实验，在传统线上面可以从19.8做到20.6左右，只有增加一台激光器的过程。这里面有一些独特的工艺，比如说背面的抛光，包括背面的电解，一些材料的改进，才能使技术在这么一个传统线上加以改造，可以提升到行业中间的水平。

    

第二个技术是双面电池，这是非常热门的。其实双面电池的发展历史，从1954年贝尔实验室做的第一块晶硅电池，其实是一个最高级的，又是N型的又是IBC电池又是双面的。早期主要是在航天飞机上应用。1998年开始瑞士在高速公路有一些应用，从2000年开始很多研究机构加入研发，从2010年开始专门有生产线。到目前为止，世界上也是最大的GW级的双面电池电站，2015年开始我们国家也在推动这个双面电池的技术进步。这是我们早期做的，其实在2009年，我们跟原来的林洋，现在是韩华（谐音）一起做的。但现在的双面电池用在N型上最好。特别是有一点，可以比较一下N型电池在弱光性能比P型电池有更好的性能，在600瓦每平方米以下它的发电量有一个明显的提升。双面电池到底能多发多少度电？这是一个日本一兆瓦发电量的统计，在正常的地面上一年可以多发18.5%的电。现在我们国内绝大部分的双波组件是单片电池，如果有30%的提升，应该是一个非常不错的降低度电成本。

    

主要的技术路径，有四种，我把各个优缺点都列出来了。早期的都是两面扩散的办法，现在有两种路径，比如说有离子注入的，有悬涂的工艺结合（谐音），这里面也有代表性的企业，第一个技术路径就是熊猫电池采用的ECN的技术，第二个是航天机电的技术，离子注入的技术，第三个技术是日本PEJS公司推出的悬涂的公司。最后一个是APCVD技术，这个国内还没有，韩国的LG就是采用相关的技术，我们认为是国际上做得最好的一个水平。

    

这三种技术路径，工艺路线讲起来，还是后面两种比较简单一点，前面一种很少有企业推这个技术。这个是航天做的离子注入的技术，做到的水平大概是20.4，现在他们告诉我的水平可能是20.6。我们在这个基础上，加了三氧化二铝的可以做到20.9，正面做到21，背面18.5的水平，我们可以看到平均都是在20.6以上。

    

要正面发展电池技术的话，还有一种技术，把所有的电流提升，我要在正面全部不遮光，所有的电极在北面。当然这两种电池的结合，既可以提高填充因子，也可以提高短路电路，效率可以做到25以上。

    

对于抑制剂（谐音）电池，它的目标是22，甚至可以通过一阶段的产业化探索以后，可能是23的水平。2014年我跟我的同事写了一本书专门讲抑制剂电池。我们可以看到工艺路线比较简单，它只有四个步骤，而传统的电池都要五到六个步骤，工艺步骤的增加，肯定成本会增加的。所以我们可以看到它的步骤非常简单，而且第二个特点，它是一个低温的工作过程，一般的电池要900度扩散，它所有的温度在200度以下。

    

这是一个典型的晶硅电池和薄膜电池结合的体，在硅片上面做了几层薄膜。在2018年市场份额大概在5%左右，是抑制剂电池。现在国内有几家企业在做了，这个是世界上做得最好的日本三洋，它的实验室水平，效率是24.7，硅片是低于100微米，薄片化发展。我们可以看到，它的开压特别的高，我们在晶硅电池，做650非常了不起了，他可以做到750毫伏。它的产业化的效率大概是22到22.5，这个21.6是他早期在日本公司的水平。它的目标，把这种电池应该可以做到25.5，晶硅的极限大概是29，这已经非常靠近了。

    

现在电池效率大概做到22左右，采用高密度的形式，72片可以做到396瓦。刚才说的，它的特点是工艺温度低，工艺流程短，而且是薄片，一般是100微米左右，100微米传统电池是很难做到的。还有一个它的发电量明显提升，比如温度系数只有传统晶硅电池的一半左右，所以它的发电量可以多发5%左右的电。它的特点当中，又可以多发8%的电，它本身就是一个双面电池，又可以多发30%的电，所以这种电池，如果处理得当的话，多发百分之四五十的电还是可能的。

    

第二个IBC，我们做到小面积22以上，进一步产业化的话，还是要简化。

    

晶硅电池发展趋势，金刚线切割技术应用，我们组件成本做到3块钱一瓦，通过未来的努力，组件的价格做到2块钱成本，是完全有可能的，这样子才能应对进一步价格下降的挑战。这种金刚线切割，切没有问题，最关键的怎么样把电池做好，在微米的融面上加上纳米的融面。现在所有的技术，我们称为微米自溶基础上叫纳米自溶，大概在金刚线切片上面做到18.5的水平，这个也是行业的平均水平，未来应该是可以超过19的。

    

我们在基线比较低，大概17.8，通过微米加纳米自溶工艺的结合，可以做到18.45。进一步的话，如果把刚才说的PERC工艺加上去，在背面做文章的话，可以看到结果，这是我们做的电池，在17.92提升到18.43，再加上PERC的话做到19.1。我们有信心，在金刚线切片上面做到19左右的效率应该是有希望的，当然我们用的是干法自溶。

    

下一个趋势，国际上比较热门的，硅片的进一步减薄，降低成本。现在从160到180降到100微米，下一步能不能做到50微米以下，首先要解决的一个问题是什么，50微米的硅片是不是有足够的吸收，因为硅对光的吸收是比较差的，所以50微米厚度是不是够？我们也是利用所谓纳米自溶的工艺，把硅片首先腐蚀到30微米左右，再做纳米的自溶，可以看到它的吸收基本上接近吸收的极限，也就是说对应的电流也可以达到39.84个毫安每平方厘米，这个问题解决了在这么超薄的硅片上面吸收是没有问题的。

    

还有一个工作，能不能晶硅电池做到25效率，未来能够做到30，甚至更高，30%的效率是完全可行的，当然单靠晶硅是不行的，一定要靠叠成的技术，计算的结果，30是可行的。现在也有企业已经在布局做，希望能够把晶硅电池的效率做到30以上。

    

今年我们会在11月份在嘉兴，由嘉兴光伏园结合塞五（谐音）承办的，我们也得到了阳光电源的支持，我们有很多的技术分论坛，已经落实的像多晶的材料技术制备等。我们这里还想提一下国产阵营的确是一个短板，我们有组织了国内优秀的企业来参与，当然还有一些其他的论坛，各位企业家有兴趣突出自己的技术，我们的专题还在征集当中。

    

谢谢大家。