双碳背景下关注开发清洁能源,需求不断增长,22年新增装机250GW,23年预估350GW以上。今后晶硅电池运用钙钛矿叠层技术成为发展方向。 PERC、TOPCon、HJT接近效率极限,钙钛矿叠层、钙钛矿晶硅叠层可以将光转效率提升至30-40%。 单结钙钛矿电池超过25.7%,全钙钛矿叠层效率达到29%,钙钛矿晶硅叠层效率超过32%,钙钛矿晶硅叠层技术前景广阔。钙钛矿材料结构A位上有机阳离子铯用于稳定立方晶体结构,B位的二价铅离子和硒离子,X位卤素离子。 该结构带隙可调,吸收层厚度比较薄,因此用料较少,载流负荷降低。 主流技术路线及需要解决的额问题:单结钙钛矿:如何大面积制备钙钛矿叠层(窄带隙,宽带隙):大面积制备,钙钛矿晶硅叠层:如何做好隧穿层和绒面结构钙钛矿。 优势是大面积制备要求降低,成本低,技术调整小,兼容性好,今后容易实现产业化。 团队效率现有30.26%,国际最高效率32.5%技术路线:钙钛矿异质结叠层电池工艺线:HJT制备至TCO层—隧穿层—空穴传输层—钙钛矿层—电子传输层—金属化—组件封装。 技术突破关键点:1.宽带隙钙钛矿卤素相分离抑制技术;2.低电/光损耗透明电极;3.大面积叠层电池制备方法。 研究进展:提出两端叠层电池新结构,钙钛矿晶硅电池自测效率>30%,现有效率30.26%,目标效率32%,计划两年内完成100MW钙钛矿或 HJT-钙钛矿叠层电池产线。 发展规划:2023年6月,目标建成10KW实验线;2023年12月,达到30%效率,加速老化等效外推20000h;2024年,100MW级产线,效率32%;2026年,叠层产品产能升级GW,效率提升率>15%。 【Q&A】Q:单结和叠层的比较,未来在相互切换过程中是否会有矛盾? A:目标不同,单结追求高效率低成本的电池技术,与晶硅市场竞争,做大面积后效率会降低,与晶硅做竞争会存在比较大的差距,还有很长一段时间的路。 叠层目标是结合固有设备投资推动晶硅进一步向前。有竞争也有相互借鉴,是加速发展的过程。Q:各自有哪些急需突破的问题? A:单结:大面积制备效率会降低,与晶硅相比竞争小。Q:HJT叠钙钛矿是否要做改造和匹配? A:topcon也可以和钙钛矿叠,做两端叠层需要做TCO,工艺线需要做大调整;异质结本来就是TCO,可直接叠层。钙钛矿与晶硅叠层存在晶硅绒面起伏太大,要求绒面起伏不超过1微米。 不过HJT原先就是起伏就在1-3微米,所以只需在工艺参数上做调整。 Q:蒸镀和涂布的区别? A:针对叠层来说,蒸镀可以在晶硅电池绒面更好契合,问题在于如何做大面积,如何控制低熔点卤化有机盐和高熔点卤化铅盐,如何沉积在晶硅电池表面,如何进行这两者的配比,这对蒸镀设备和工艺要求高。 涂布:成本和设备要求低,效率高,并且溶液法容易控制材料组成化学计量比,使得缺陷少一些。 问题在于如何涂均匀,对工艺有较高的要求,但是通过绒面设计,上述金字塔结构的改进,做得还是比较均匀的。 。 Q:两端和四端叠层的区别,更趋向于采取哪种?A:理论效率接近,都达到30%以上,效率提升潜力相当。两端需要隧穿层,设备制备复杂,工艺要求高,更新难度大。四端需要额外的透明电极和连接线,成本高,但工艺简单。应用场景:两端适用于新建电站,四端适用于老旧电站改造。Q:公司钙钛矿产能? 未来3-5年规划? A:预计今年6月份建设10kw试验线,把技术从学校转到产线。 计划在明年建100MW产线,26年达成GW规模。Q:实验室叠层比单结贵多少?A:成本与产能相关,从实验室角度无法计量。 一般效率高相对成本低,若全钙钛矿叠层效率能和叠晶硅相当,则成本会更低。 另外还有稳定性问题,钙钛矿单结采用窄带隙稳定性低,晶硅叠层采用宽带隙,可一定程度节省成本。 Q:钙钛矿叠HJT和单结相比,稳定性如何? A:单结采用1.5电子伏材料,全部是碘离子,本身比宽带隙材料稳定性差。异质结叠钙钛矿稳定性较好,稳定性比单结好。Q:叠层和单结在设备上有什么不同? 需要新增吗? A:单结基于全溶液,叠层需要隧穿层,要用到PVD和ALD设备,不过PVD设备和单纯异质结设备是兼容的,需要额外增加ALD设备。Q:封装上有特殊要求吗? A:目前和钙钛矿封装材料相同,可以满足。Q:钙钛矿叠层寿命? A:现阶段的水平是10-15年,在今后的三到五年,随着封装和材料改进,达到25年没有问题。Q:钙钛矿叠晶硅什么时候能上GW规模,从行业维度? A:速度不断超过预期,原来预计3-5年,现在预计近3年可以到GW规模。Q:产线面积到什么水平能上MW级别? A:目前最大面积长宽210厘米,和晶硅电池片做同样尺寸。没必要做到1米两米。 Q:HJT是否可以做银包铜? A:只能做背面,另一面涉及溶液环境,上电极应用电镀还存在一些问题,但是因为钙钛矿用了TCO,大面积只要做主栅,对于金属用量比较少,成本增加不多。 对于背面是否采用银包铜,只要不影响效率,对整体影响很小。