11月20日,12th bifi PV Workshop Zhuhai 2024 國際峰會在珠海召開,本次峰會集結了400余位頂尖專家、頭部企業和知名機構齊聚珠海,共論BC未來。愛旭股份董事長陳剛出席峰會并發表題為《愛旭N型ABC創新創新研發之路》的主題演講。
以下為精華版全文
人類文明的發展與人類利用太陽能的效率息息相關。45萬年前人和野獸有了區別,人會利用火,燃燒植物獲得能量,之后人類又學會了用煤,煤是通過1%-2%光合作用儲存陽光能量的植物埋在地下轉化而來,再之后使用化石能源……這些都是來源于太陽的能量。
人類這兩三百年的發展,把過去地球45億年以來儲存的太陽能量已經消耗了一大半,地球還會繼續存在25億年至30億年,我們必須要為世界儲存太陽能源。
太陽能的使用,從1839年貝克勒爾發現光生伏特效應開始,到1904年愛因斯坦提出光電效應理論解釋,再到1954年貝爾實驗室第一塊晶硅太陽能電池的推出,2016年P型時代雙面PERC的發明……人類一直在探索。
P型時代,愛旭對PERC的發明做了一些重要的量產貢獻。最早,大家都用單面發電,因為雙面發電非常貴,成本非常高,我們就想下個時代的產品一定要雙面發電,要把雙面電池做得比單面電池價格更低,所以就進行了很多設備和工藝改進。再到后來,大家發現雙面電池的成本比單面電池的更低了,現在已經演變成整個PERC時代,不管是做雙面組件還是單面組件都是以雙面電池為主。
而BC電池概念是1975年普渡大學提出的,1985年做出全世界第一片BC電池。2016年愛旭成立了三個專有的BC實驗室,一個是P型的,一個是N型的,一個是非銀的金屬涂布實驗室。在珠海我們建立了全世界第一家N型BC電池10GW級生產線,全世界70%以上雙面率的BC電池是在珠海實現的,滿屏技術也是在珠海實現的,我們將整個行業BC的所有量產研發都在珠海實現。
所以能在珠海組織這次Bifi峰會,我感到特別高興,因為基本N型BC的量產技術和雙面技術都是在愛旭珠海基地發明出來的。
在N型BC時代,我們在電池、硅片和組件量產方面在珠海獲得了8個技術突破。
首先是硅片,大規模做N型量產時才知道應該用低氧高阻硅片。低氧高阻硅片,過去比普通的N型硅片貴,但通過不斷降本,現在我們已經讓它的成本低于普通N型硅片。接下來是電池結構,全面積受光、全硅發電、全極鈍化、全背接觸,以及我們的超快激光圖形化技術。當時研發這個超快激光圖形化技術,我們只選了3個路線,一個是激光打印,第二個傳統的半導體技術,第三個噴墨打印。這三個技術路線同時并進,最后確定激光,因為我們認為未來激光是無所不能的。
在量產過程中,我們也發現BC組件基于半導體芯片級的設計,可以實現更多創新的、過去普通組件所不具備的性能,包括抗熱斑、溫度控制、陰影優化等。過段時間愛旭會再發布的低溫輻照度,我們發現BC組件的低溫輻照度也好過任何工藝技術。
在ABC技術的量產過程中,我們還開發了非常多重要的低成本、大規模量產技術,如無銀化技術,我們的無銀化設備和無銀化生產都是在珠海制作的。在組件技術方面我們也實現了突破,尤其是滿屏組件技術的發明,以及高可靠性0BB串焊技術。
這幾年和過去幾年我們一直在討論,BC技術是不是晶硅電池的必選技術?三年后或三年內或許沒有哪個主流公司會說“我不用BC技術”。
今天我們得出一個答案:“BC是實現晶硅電池極限效率的必選技術。”
當年有多晶和單晶之分,那時單晶也有不同的技術路線,有黑硅技術、單面PERC技術,不同企業選擇不同的技術路線,有的企業選擇了黑硅技術,有的企業選擇了PERC技術。在P型單晶硅時代,一定是PERC技術效率最高,成本最低的一定是兩面發電,所以愛旭堅定不移地開發出了雙面PERC技術。那時很多行業認為出現了“鐘擺理念”,因為多晶比單晶低2毛錢,大家就買多晶;如果單晶比多晶便宜2毛錢,那就買單晶了。但我認為未來只有PERC技術,沒有多晶。趨勢不以人的意志為轉移,如果一項技術從效率、成本各方面來講,沒有任何缺陷,這個技術是不得不選擇的,只是什么時候選擇它。
我們反復分析了N型BC優勢后,認為BC技術就是實現晶硅電池極限效率的必選技術,不得不選。
從硅片端、電池端和組件端,BC有幾個重要的優勢,是其他非BC技術沒法代替的。在硅片端29.56%的極限技術需要極低摻雜濃度的硅片,只有用這個濃度的硅片,或者本身硅片不摻任何東西,才能對應29.56%的效率。BC需要的硅片就在這個濃度段內,其他技術都要摻雜。摻雜后少子壽命不一樣,最終做出來的電池,從理論模型上來講會差0.6-1.5%,所以其他非BC技術,硅片端就注定了,和極限效率會有0.6-1.5%的差距。
在電池端,BC技術全面受光、正面的100%受光,這個毋庸置疑。再下來就是鈍化技術,雙面鈍化技術,其他的技術在鈍化方面效率打折扣,理論上BC技術完全可以做到100%。再下來各種性能的開發,需要把所有電池、圖形,在背面設計出來,這很難很復雜,但我們攻克了這一難點。
在組件方面,BC因為是單面焊接,所以可以做到滿屏。它的屏占比,比目前普遍的組件技術多7.2%。其他技術要正背面焊接,硅片這么薄很容易碎,而BC只做單面焊接,另外一面不焊接,可靠性更高。
所以,我們也堅定地認為,BC技術是實現晶硅電池極限效率的必選技術。
這是愛旭未來幾年的量產技術路線圖和成本技術路線圖,可以看到效率能逐步接近量產技術理論極限。從成本層面來說, 2019年佛山第一條生產線,非硅電池成本不到0.9元。2010年我們在珠海建了第一個廠,那時的成本也要超過0.6元。但今天義烏工廠的非硅成本0.22元/瓦,我們明年能到0.17元,最后能到0.125元。
組件端,我記得今年年初理論界很多人認為BC技術沒辦法做雙面。我們起步就率先推出了雙面率70%、適合地面電站的技術。今天我們推出的適合地面的組件雙面率達到75%。我想明年我們能做到80%,而且通過各種技術與設備的努力,包括激光技術、激光設備的優化,雙面率做到85%不難。
BC之后下一代技術是什么?我們有兩個技術方向,一個是光子轉換方向,一個是疊層方向。不僅從光子轉換方面單結技術和疊層的雙結技術來講,我們依然認為BC技術是最佳選擇。
也必須在BC技術的基礎上進行下一代的技術,這不僅僅是實驗室的,更講量產,是可實現、可交付、成本可控的。
未來光伏行業應該多路線發展,為什么用晶硅技術?因為晶硅技術可以吸收特定能量的可見光,將可見光變成太陽能。但還有30%-40%的紅外光、10%左右的紫外光到哪里去了?紫外光被大氣層吸收,落到地面只有百分之幾。這些我們怎么利用?我們能不能把一個光子變成兩個光子,用晶硅材料吸收?或者能不能把30%-40%的紅外光轉換成晶硅可吸收的光子。我們認為這也是個可行之路。
因為有BC技術做底,光子倍增、光子轉換、光子替換這些技術就有基礎了,可以把高能量的光子和低能量的光子相互轉換,被晶硅吸收。我想這些也是光伏產業同仁未來的研發路徑,未來的量產之路。同時,我認為光子倍增、光子轉換、光子回收這些技術可能性會更大,找到合適的材料就好了,在BC電池端將光子吸收,甚至都不需要再疊層了。
既然人類社會的發展與人類利用太陽能的效率息息相關。我們人類越幸福,就必須越好地利用太陽能效率。
我們相信,根據“卡諾循環效率”,我們為什么不能百分百把所有太陽能的效率都利用起來?如何把太陽能的能量百分之九十吸收掉,這是我們人類、光伏產業、所有同仁的一個奮斗目標。至少當我們這一代人離開這個世界時,是否能夠把光電轉換效率低成本、大規模化,不能有任何稀有元素。
未來人類用能一定要便宜過現代用能,就要能像現在用自來水一樣,要這么便宜。否則人類不會更加幸福,我們也沒辦法實現星際旅游。
大家一起努力,朝著百分之九十五的“卡諾極限效率”目標前進。