晶硅太阳电池与组件的技术创新与产业前景

晶硅太阳电池与组件的技术创新与产业前景2014年11月5日江苏省光伏产业协会会议冯志强博士常州天合光能有限公司技术副总裁光伏科学与技术国家重点实验室主任2014年是太阳电池效率提升显著的一年IBCCells:ANU-TrinaSolar:24.4%TrinaSolar:22.9%(on156mmwafer)SunPower:25%IBC+HJ:Sharp:25.1%(4cm2)Panasonic:25.6%(143cm2)SicellswithPassivatedContacts:Silevo:23%FraunhoferISE:24.4%CIGS:SolarFrontier:20.9%Solibro:21%CdTe:FirstSolar:20.4%Perovskite:17.9%(KoreaRes.Inst.ofChem.Tech.,confirmed)and19.3%(unconfirmed)Multi-junctionIII-V:One-sun:38.8%witha5-Junctioncell(Spectrolab)CPV:44.7%witha4-Junctioncellat297suns(FraunhoferISE)3技术研发-对太阳电池效率的展望20.4%BestMulti-XtalSiSolarCell(FhG-ISE)24.7%BestHITSolarCell(Panasonic)29.4%LimitforSiliconone-suncell27.6%BestGaAsSolarCell(AltaDevices)25.6%BestHIBCSiliconSolarCell(Panasonic)25%BestIBCSolarCell(SunPower)38.8%BestMJSolarCell(Spectrolab)WheremostofthePVindustryistoday44.7%BestMulti-JunctionCPVSolarCell(FraunhoferISE)24.4%IBC技术研发为基础-天合光能的晶体硅太阳电池目前现状AgfingerScreenprintedHoneyUltrasolarcellelectronhole产业化晶体硅电池技术（天合光能）SolarCellTechnologyTyp.ChampionCellEfficiencyTyp.AverageEfficiencyBaselineMulti17.9%17.6%HoneyMulti18.4%18.2%HoneyMono20.2%19.2%HoneyUltraMulti20.45%a19.0%HoneyUltraMono21.4%20.2%IBC156mm22.9%21.5%ain-housemeasurement多晶硅太阳电池最高电池效率i-PERC电池（156x156mm面积）InPilotProductionatTrinaSolar,themaximumcellefficiencyreach20.45%,averageis20%.Date:27Oct2014Cellarea:243.36cm2Voc=0.662VIsc=9.40AJsc=39.91mA/cm2Impp=8.87AVmpp=0.561VFF=79.97%Efficiency=20.45%晶体硅太阳电池的未来方向SiNN-typei-aSip-aSin-aSiMetalPSiliconNHighEgS.C.N天合光能的4次晶体硅组件功率世界纪录（2011年–2014年）2011Worldrecord(polycrystallinesiliconsolarpanel)2014Sep.latestWorldrecord(monocrystallinesiliconsolarpanel)Referenceforhighestefficientmonocrystallinesiliconsolarpanel:2013

Mar.

Shott306Wp2014Sep.

Chochu327WpReferenceforhighestefficientmulticrystallinesiliconmodule：2012

Qcell283Wp（Solarpanelfabricatedwithdimensionsof60156mm×156mmsizedcells）2012Worldrecord(polycrystallinesiliconsolarpanel)2014Apr.Worldrecord(monocrystallinesiliconsolarpanel)组件世界纪录---P型i-PERC高效电池

在天合的中试生产线上，使用PERC电池制造的组件，组件平均输出功率达285W，最大输出功率达290W。天合自制的PERC太阳能电池平均电池转换效率达20.3%，自主测试最大电池转换效率达21.4%（FhG-ISE测试）.Screenprintedi-PERCsolarcell2014年9月，采用60片156mm×156mmHoneyUltra高效单晶硅电池制备的光伏组件，其峰值输出功率(Pmax)高达335.2Wp，创造了P型单晶硅组件新的最高功率世界纪录。

335.2W最新高效单晶体硅组件世界纪录10世界纪录组件电池组件先进技术关键点:–以组件功率及$/Wp作为优化方向–CTM>110%–HoneyUltra电池背面钝化技术–先进的电池金属化技术–优化的组件陷光技术–先进的组件低电阻连接技术TÜVRheinland®验证全背电极电池（IBC）世界领先水平澳大利亚国立大学制备的IBC电池二维截面图2014年2月，与澳洲国立大学合作研发是2cm*2cm尺寸的IBC电池效率达24.4%的世界领先水平（获第三方FraunhoferCalLab独立认证），其中156mm尺寸电池转换效率达22.9%（第三方测试结果）。公司命名衬底技术天合

HONEYULTRAP型硅PERC、IBC结构英利PANDA（熊猫）N型硅双面电池、MWT中电光伏QSAR、WARATAHP型硅PERC结构晶澳PERCIUM（博赛）P型硅PERC结构阿特斯ELPSP型硅MWT海润ANDESP型硅PERC结构…….………………….中国光伏企业商业化高效低成本晶硅电池进展晶体硅组件成本降低一栏产业链成本（$/Wp)未来3年（$/Wp)成本占比多晶硅0.100.08520%铸锭/切片0.110.0819.5%电池0.120.08520%组件0.180.1639.5%合计0.510.41100%目前主流厂未来多晶硅组件制造成本下降预计在未来3年内成本下降15%到0.41美分/Wp成本降低是光伏电力平价上网的重要环节2012-2013年光伏市场分类的变化晶体硅占市场的90%，这一趋势将持续多晶硅占市场的绝对优势，但是，单晶硅的份额在增加，主要是日本市场对高效率组件的需求增加每一种太阳电池都面临同一市场，挑战的是自身的技术和成本2012年2013年c-SiCdTea-SiCIS光伏市场现状与趋势c-Sistilldominatesthemarketsharein2014:Mono-Si:30%Multi-Si:62%CdTe:4%CIS:2%2014Forecastfromsolarbuzz2000-2011datafromPhotonInternationalData:2000-2011annualproductionfromPhotonInternational2012,march.Datafrom2012to2014ismissing.Alternativeproductiondatafrom2013to2014givenbyNPDSolarbuzz.学习曲线模型分析组件的价格和制备成本受原材料影响很大计算考虑了15%-30%的毛利率2013晶体硅的成本在2013年明显低于CdTe与CIGS晶体硅(22.8%)的学习速率大于CdTe(16.3%)以及CIGS(8.1%)，这意味着随着产能扩张，晶体硅组件成本下降速度更快Data:2000-2010fromKerstenetal.reportinEUPVSC,2010.2011–2013Simodulepricefromspot-marketinGermanyreportedinPhotonInternational.CostofmoduleispickeduporcalculatedviathefinacialreportsfromSuntech,Trinasolar,Yingli,CanadianSolar,JinkoandFirstsolar.对中国光伏产业科技发展与技术创新方面的对策建议加强原创性技术研究和应用在重视技术应用的同时，重视光伏科学技术的研究。鼓励我国原创电池材料和电池结构的研究开发。在继续保持成本优势的同时，让核心技术创新走在前列。加强关键产业化设备的自主开发支持和扶植国内设备厂家与光伏制造商合作共同开发关键设备装备，进一步减低制造成本，形成自主知识产权。进一步完善国内光伏标准体系