電池技術如何發(fā)展?聽PVEL怎么說
光伏產業(yè)網訊
發(fā)布日期:2019-09-18
核心提示:
電池技術如何發(fā)展?聽PVEL怎么說
在此次采訪中,記者與光伏進化實驗室首席執(zhí)行官Jenya Meydbray討論了包括異質結在內的新設計,這些設計將使太陽能產業(yè)達到更高的效率,并談及了由此帶來的挑戰(zhàn)。
記者
就電池和組件技術而言,無論是現(xiàn)在還是未來三年,你認為最有希望的發(fā)展是什么?
Jenya Meydbray:在思考這個問題時,把這些部分分開是有幫助的。有更具成本敏感性的大型地面安裝公用事業(yè)規(guī)模的20兆瓦以上項目,也有屋頂、房地產受限的項目,重點是高效率。它們是兩個明顯不同的產品類別,但都有大量創(chuàng)新正在進行中。
在高效率方面,我聽到的高端組件的當前價格點在每瓦特50到60美分的范圍之外——甚至沒有SunPower,而是在當今屋頂市場有著良好業(yè)務的高效LG和松下。高效率技術在這個價格水平上有很多商業(yè)化的機會。
這也是異質結在未來幾年可以發(fā)揮核心作用的地方。
異質結(HJT)電池工廠確實不同。布局、設計、設備都與PERC電池工廠大不相同。沒有PERC工廠升級可以讓你達到異質結。異質結只會在制造商有產地擴張的情況下實施。
安裝了大容量PERC的廠商不太可能封存現(xiàn)有的產線,并用異質結生產線取代它們。這將從根本上限制異質結的生產速度。
所有已安裝的PERC生產線必須自然地達到生命的盡頭。我認為現(xiàn)在這些設備的折舊周期很短,但是預計這些產線仍然有望運行至少3-5年。
異質結可以在高檔屋頂價格點的增量擴張中發(fā)揮重要作用。我認為現(xiàn)在的異質結技術很有吸引力,而且效率很高。而且隨著產量的增加,成本也會降低。
除此,疊瓦是另一種實現(xiàn)高效率的方法。Solaria和協(xié)鑫以及其他公司之間的知識產權訴訟在幾年內限制了疊瓦的應用。然而,這是在2017年末解決的,我們看到疊瓦在技術路線圖中卷土重來。這種技術可以通過將盡可能多的活動區(qū)域壓縮到組件的實際空間中來實現(xiàn)相當高的組件效率。這實際上可以通過將不同的電池技術切割成條帶,并用導電膠或ECA將條帶互連來實現(xiàn)。
當然,新技術可能會在退化和失效機制中引入新的風險。
在公用事業(yè)規(guī)模方面,我預計雙面技術最終將在跟蹤器和固定傾斜系統(tǒng)上占據(jù)主導地位,因為它可以實現(xiàn)更好的經濟效益。在美國市場,在關稅排除之前,雙面技術是單面技術的一個有吸引力的替代物,現(xiàn)在排除措施已經到位,我認為雙面技術的采用將會加快。
然而,問題在于如何從技術設計和布局的角度優(yōu)化雙面系統(tǒng)的細節(jié)。此外,單獨來說,問題就在如何融資的細節(jié)中。
在沒有數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)不完整的情況下,獨立的工程師和金融公司將對業(yè)績做出保守的假設。雙面性是由于缺乏數(shù)據(jù)或不完整的數(shù)據(jù)造成的,所以今天我預計雙面性的表現(xiàn)會比預先假設的表現(xiàn)更好。作為一個行業(yè),我們還不知道如何為雙面性能建模。
這種不確定性將在短期內從根本上減緩雙面系統(tǒng)的采用或對其經濟產生不利影響。許多開發(fā)人員正在開發(fā)一個項目,建造它并出售一個項目,所以他們沒有意識到任何實際生產的好處,他們沒有意識到融資或預測生產的好處。
支持融資的技術性能假設絕對至關重要。這就是我們PVEL能有所幫助的地方。
記者
在我們沒有實用的、成本效益高的方法來提高效率,不得不轉向異質結之前,單晶體PERC和其他單晶技術還有多少改進空間?
Meydbray:每種技術的效率曲線都顯示出快速增長,然后基本持平。鋁背面場(BSF)是最后一種技術,可以達到的最大效率大約是20%或20.5%。這項技術非常簡單、穩(wěn)定且易于理解,但是如果想走得更高,必須轉向PERC。
PERC是技術進步的下一步。PERC的效率不斷提高,直到達到大約23%,23.5%。今天典型的效率可能是22%,21.5%,當生產線的平均效率開始達到最高的22%和23%時,必須引入下一項技術來保持這一效率曲線。
它可能是異質結,盡管許多制造商正在研究鈍化觸點,這可以增加相當多的效率,可能是25%。但在這一點上,在我看來,沒有人真正展示過鈍化觸點的大批量、穩(wěn)定生產。我認為天合光能現(xiàn)在擁有幾百兆瓦的最大生產能力。總的來說,它仍然處于研發(fā)階段。
記者
所以異質結已經存在了25年或更長的時間,但是很少有公司能夠在持續(xù)的時間內成功地實現(xiàn)規(guī)?;a。即使對松下這樣的公司來說,它仍然很貴。你認為異質結會有新的增長嗎?我們該如何解決成本問題?
Meydbray:異質結制造歷史上一直是在相當?shù)偷漠a量上完成的。這些制造工具是高度定制的,并且為特定的工廠和應用程序進行了大量的設計。
最近,Meyer Berger一直在推動他們的異質結產線。他們降低了生產線本身的成本。使用Meyer Burger或類似技術的新一輪異質結制造能力應該比歷史上制造的成本低,因為制造工具的價格已經下降了不少。我最近看到的是異質結電池線的價格是的三倍。
一條100兆瓦的電池線可能是500萬美元,而不是1500萬美元。雖然仍有相當大的差距,但成本正在下降。在運營商方面也有問題。
這個過程本身更簡單。步驟更少,但這并不意味著這些步驟很容易。這些步驟非常敏感,目前的制造業(yè)產量可能低于PERC,但仍有很大的增長和改進空間。
從原材料的角度來看,銀是生產異質結電池和其他電池最昂貴的東西。從歷史上看,異質結使用了大量的銀,這實際上會提高電池的成本。
Smartwire Meyer Burger技術的銀消耗量更低,并且有一個非常清晰的路線圖來大幅降低銀的消耗。所以成本會隨著時間的推移而降低。顯然,我們并沒有特別推薦Meyer Burger作為一家公司,但改變電池金屬化的技術可以幫助減少銀的使用量。達到每個電池50毫克的目標 — 大約是目前使用量的,這可能是現(xiàn)實的。
記者
那么,你對什么樣的電池和組件技術特別感興趣?
Meydbray:從大約2009年到現(xiàn)在,晶體硅電池的效率穩(wěn)定地以每年大約0.6%的速度增長,這是驚人的。我們觀察到效率曲線穩(wěn)步上升。以這種速度繼續(xù)攀升需要在未來幾年內盡可能多地從PERC中擠出效率。
接下來,大致到2020年中期,向鈍化觸點和異質結組合的廣泛過渡可能會將效率提升至約25%。轉換到IBC或背接觸,這意味著將所有接觸點移至背面,可以增加1%或1.5%的效率。因此,到2020年代末,基于當今的幾何形狀,我們預計將會看到一個500瓦的72片電池組件。這是一個很大的變化。
在21世紀30年代,你可能需要引入像鈣鈦礦串聯(lián)電池這樣的新型材料來實現(xiàn)35%的電池效率和40%的電池效率。這些技術在R&D已經發(fā)展得很好了。我認識的每個電池和組件公司都在積極研究某種鈣鈦礦或串聯(lián)電池。
串聯(lián)電池基本上是一種普通的太陽能電池,上面有一個串聯(lián)電池。雖然他們還沒有為今天的黃金時段做好準備,但我認為十年后他們可能會做好準備。
鈣鈦礦串聯(lián)的一個非常好的底部電池是異質結。由于鈣鈦礦的性能特點,它比其他技術更適合。因此異質結還有另一個長期廣泛的應用。
記者
哇。這很奇怪,因為異質結實際上已經是三層電池。所以你說的是真正的四層電池如果你用…
Meydbray:異質結是多層的,但它是一個單元,對嗎?使用異質結作為頂部電池的基底,頂部電池可以是絲網印刷的鈣鈦礦或其他材料。但不一定是鈣鈦礦。人們還在研究其他材料。但這就是我們如何達到35%的電池效率和600瓦的組件。
記者
你認為有關電池和組件技術有什么重要的東西我們還沒有談過嗎?
Meydbray:在太陽能產業(yè)快速發(fā)展的最近一段時間里,效率的提高都歸功于BSF電池。鋁BSF是一種非常簡單的電池結構,非常穩(wěn)定。
接下來是PERC的轉變。我們看到了新的退化行為,不僅僅是退化,還引入了亞穩(wěn)定性,這意味著它們實際上可以得到改善。現(xiàn)場可能會發(fā)生一些降解行為和一些再生。所以這些新的電池技術從根本上說可能不太穩(wěn)定。
底層電池技術需要更徹底的檢查。工廠中使用的一些穩(wěn)定技術必須隨著電池效率的提高而發(fā)展——它們也不一定是靜態(tài)的。我想現(xiàn)在有更多的活動部件了。當然,在降低成本方面總有一些標準問題。當我們從原材料獲利時,會對現(xiàn)場性能和可靠性產生影響。
很多人正轉向更薄的玻璃。很多人也開始使用薄晶片。這意味著對電池縫隙更敏感。人們正從焊料轉向ECA或導電膠,因為它們是這些新技術中的一部分。有一百萬種不同的導電膠,其中有些只是沒有焊料的相同性質。隨著這些新技術的引入,隨著這些新技術的引入,組件將來會以不同的方式退化。