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    《太陽能》《太陽能學報》

      創刊于1980年,

      中國科協主管

      中國可再生能源學會主辦

    《太陽能》雜志社有限公司出版

    《太陽能》雜志:

      Solar Energy

      CN11-1660/TK  ISSN 1003-0417

      國內發行2-164  國外發行Q285

    《太陽能學報》:

      Acta Energiae Solaris Sinica

      CN11-2082/TK  ISSN 0254-0096

      國內發行2-165  國外發行Q286

    详细内容

    PERC、TOPCon、HJT、IBC發展歷史

    PERC 電池的發展歷程可以分為技術雛形期、萌芽期、高速成長期、爆發期四個階段。

    1)1989-2006 年:PERC 技術出現并引起重視。PERC電池技術起點源于 1989 年澳洲新南威爾士大學的馬丁·格林教授研究組公開的研究成果,實現了 22.8%的實驗室效率。2006 年,PERC電池背面鈍化的AlOx 介質膜的鈍化作用引起重視,PERC 技術開始逐步走向產業化;

    2)2012-2014 年:國內 PERC 電池步入萌芽期。2012 年由中電光伏牽頭的國家 863 項目正式吹響了我國 PERC 電池產業化的號角,2013-2014年在諸多廠家與機構長期的技術儲備和研究基礎下國內PERC電池進入商業化和量產化的基礎階段,其中晶澳作為國內首家打通PERC產業鏈的企業,其批量試產效率達到 20.3%,并率先實現小批量生產;

    3)2015-2017 年:國內 PERC 電池進入高速成長階段。2015 年國內PERC電池產能達到世界首位,占全球 PERC 電池產能的35%。2016年由國家能源局實施的“光伏領跑者計劃”引領國內PERC 電池正式開啟產業化量產,平均效率達到 20.5%。2017 年是光伏電池市場份額發生轉折的一年,常規電池的市場份額開始下降,國內 PERC 電池市場份額提升至15%,其產能已增至 28.9GW;

    4)2018 年-至今:PERC 電池進入爆發期,成為市場主流。2019年PERC電池規;慨a加速,量產效率達 22.3%,產能占比超過50%,正式超過BSF電池成為最主流的光伏電池技術。根據CPIA 預計,到2022年PERC電池量產效率將達 23.3%,產能占比將超過80%,市場份額仍將穩居第一。

    2.TOPCon 技術概念起源于2013 年,規;瘧没驅㈤_啟

    TOPCon 電池的發展歷程可以分為技術雛形期、產品布局期和商業推廣期三個階段。

    1)2015-2017 年:TOPCon 技術出現并得到應用。TOPCon技術概念最早由德國 Frauhofer 研究所于 2013 年提出,并于2015年研發出效率達到 25.1%的新一代 TOPCon 電池。2017 年美國喬治亞理工學院對TOPCon 電池的電性能模擬研究將其電池效率進一步提高到了25.7%,同年德國 Frauhofer 研究所的 Armin Richter 團隊在P 型FZ(區熔)硅片上首次應用了 TOPCon 技術并達到 24.2%的電池效率;

    2)2018-2020 年:國內廠商積極布局TOPCon 技術。2018年晶科能源在大面積商用硅片襯底上制備的 N 型 TOPCon 電池最高效率達到了24.19%,2019 年天合光能自主研發的 i-TOPCon 技術在大面積單/多晶電池上都打破了實驗室紀錄,轉換效率分別達到了 24.58%和23.22%;

    3)2021 年-至今:電池效率屢創新高,TOPCon 有望規;瘧。國內廠商加大對 TOPCon 技術的布局并步入行業前列,2021 年隆基綠能在單晶硅片商業化尺寸 TOPCon 電池效率上首次突破25%,N型TOPCon轉換效率達到了 25.21%,2022 年晶科能源自主研發的182 N型高效單晶硅電池最高效率達到了 25.7%,TOPCon 電池或將開始啟動規;瘧。

    3.HJT 電池技術起源于 1974 年,國內廠商加快產業化步伐

    HJT 電池的發展歷程可以分為技術雛形期、專利壟斷期、工業化期和產業化期四個階段。

    1)1974-1996 年:HJT 技術成功研發并專利化。1974 年 德 國 馬 爾 堡 大 學 的 Walther Fuhs 在論文中首次提出HJT(Heterojunction with Intrinsic Thin-Layer,即異質結)結構,并于1983年成功研制出 HJT 電池,其轉換效率為12.3%,90 年代日本三洋通過技術改進實現效率突破 15%并申請了 HJT 結構專利;

    2)1997-2010 年:三洋開啟 HJT 技術壟斷期。1997 年開始三洋開始向市場提供HJT系統,其電池片和組件效率分別達到16.4%和14.4%,2003年其實驗室效率達到了 21.3%。此后 HJT 技術一直被三洋壟斷,期間各國也在積極開展對 HJT 技術的研究;

    3)2010-2015 年:多廠商步入 HJT 工業化進程。2010 年松下(收購三洋)的 HJT 專利到期后,國內外諸多廠商紛紛開啟了HJT的工業化進程,期間松下于 2011 年達到 23.7%的效率,于2014 年轉換效率最高已達24.7%,KANEKA 于 2015 年突破記錄達到25.1%的實驗室效率;

    4)2017-2022 年:國內廠商加快 HJT 產業化步伐。2017年晉能科技成為了國內最早試生產 HJT 電池的廠商,此后越來越多的企業開始進入中試生產階段,到 2019 年已有多家國內廠商宣布GW級HJT產能規劃。2021 年隆基綠能的研究團隊更新 HJT 電池的理論極限效率至28.5%,并刷新紀錄達到 26.3%的實驗室效率。

    4.IBC 電池技術起源于 1975 年,XBC 為當前熱門發展方向

    IBC 電池的發展歷程可以分為技術探索期、初步產業化期、研發熱潮期和技術分支化期四個階段。

    1)1975-1996 年:IBC 技術概念被提出,進入技術探索期。IBC 技術最早可追溯到由Schwartz 和Lammert 于1975年提出的背接觸式光伏電池概念。1984 年,斯坦福教授Swanson 報道了類IBC的點接觸(Point Contact Cell, PCC)太陽電池,在聚光系統下轉換效率達到19.7%,但其更為復雜的工藝過程不易于大規模推廣,Swanson教授于次年創立 SunPower,專注研發 IBC 電池。1986 年Pierre Verlinden 博士在標準光照下制備出效率 21%的 IBC 電池;

    2)1997-2010 年:技術領導者 SunPower 開啟IBC 電池初步產業化。1997年,SunPower 公司和斯坦福大學開發的 IBC 電池得到了23.2%的轉換效率。SunPower 于 2004 年采用點接觸和絲網印刷技術研發出第一代大面積(149cm2)的 IBC 電池 A-300,轉換效率為21.5%,并于菲律賓工廠規模量產(25MW 產能)。2007 年 SunPower 通過工藝優化和改進研發出可量產的平均效率 22.4%的第二代 IBC 電池;

    3)2011-2016 年:更多廠商機構步入IBC 技術研發。2012年天合光能承擔了國家 863 項目的“效率 21%以上的全背結晶體硅電池產業化成套關鍵技術及示范生產線”課題,于 2014 年分別以24.4%和22.9%的轉換效率創造了小面積/6 英寸大面積 N 型單晶硅 IBC 電池的世界紀錄,并開啟中試生產。2014 年,SunPower 在 N 型 CZ(直拉)硅片上制備的第三代IBC電池的最高效率達到 25.2%;

    4)2017 年-至今:IBC 技術形成三大分支化路線。隨著工藝成熟和設備成本下降,IBC 電池逐漸形成了三大工藝路線:a)以SunPower 為代表的經典 IBC 電池工藝;b)以 ISFH 為代表的POLO-IBC(集成光子晶體的多晶硅氧化物叉指背接觸)電池工藝;c)以KANEKA為代表的HBC(IBC與 HJT 技術結合)電池工藝。2021 年黃河水電建成了中國首條IBC電池量產線,產能 200MW,平均效率突破 24%。2022 年ISFH設計的POLO-IBC電池進一步打破了 IBC 電池的效率極限,通過改進鈍化轉換效率有望提高到 29.1%。

    來源:東亞前海證券


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