【來源| 愛旭股份董事長 陳剛 在12th Bifi峯會上的演講,《陽光驅動文明,BC引導未來》】
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,之後人類又學會了用煤,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,再之後使用化石能源……這些都是來源於太陽的能量。
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,我們必須要爲世界儲存太陽能源。
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,因爲雙面發電非常貴,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。再到後來,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爲主。
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,一個是非銀的金屬塗布實驗室。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。
所以能在珠海組織這次主要討論BC技術的Bifi峯會,我感到特別高興,因爲基本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於普通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並進,最後確定激光,因爲我們認爲未來激光是無所不能的。
在量產過程中,我們也發現BC組件基於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、高溫抑制、陰影優化等。過段時間愛旭會再發布低輻照度發電技術,我們發現BC組件的低輻照度發電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製作的。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?三年後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。那時很多行業認爲出現了“鐘擺理念”,因爲多晶比單晶低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。但我認爲未來只有PERC技術,沒有多晶。趨勢不以人的意志爲轉移,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,只是什麼時候選擇它。
我們反複分析了N型BC優勢後,認爲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。摻雜後少子壽命不一樣,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,硅片端就註定了,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,這很難很複雜,但我們攻克了這一難點。
在組件方面,BC因爲是單面焊接,所以可以做到滿屏。它的屏佔比,比目前普遍的組件技術多7.2%。其他技術要正背面焊接,硅片這麼薄很容易碎,而BC只做單面焊接,另外一面不焊接,可靠性更高。
所以,我們也堅定地認爲,BC技術是實現晶硅電池極限效率的必選技術。
組件端,此前理論界很多人認爲BC技術沒辦法做雙面。我們去年底就率先推出了雙面率70%、適合地面電站的BC組件。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之後下一代技術是什麼?我們有兩個技術方向,一個是轉換方向,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,我們依然認爲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。
因爲有BC技術做底,光子倍增、光子轉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。
既然人類社會的發展與人類利用太陽能的效率息息相關。人類文明想要更高級更繁榮,就必須越好地利用太陽能效率。
根據“卡諾循環效率”,如何盡最大可能地吸收太陽的能量?這是我們人類、光伏產業、所有同仁的一個奮鬥目標。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,要這麼便宜。否則人類不會更加幸福,我們也沒辦法實現星際旅遊。
大家一起努力,朝着百分之九十五的“卡諾極限效率”目標前進。
(轉自:光伏見聞)
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