分布式發電系統對于光伏發電設備提出了不同的要求。東部地區建筑屋頂面積有限,這就要求光伏組件的效率高。此外,在東部地區的分布式光伏系統往往建在特殊的環境中,比如魚塘、沿海灘涂、農業大棚頂部等,因此需要電池組件具備更好的耐候性,這也促進了太陽電池技術的創新和改進。
(1)在晶硅電池方面,提高組件轉換效率、降低制造成本仍是業界當前的共識。中國單晶硅和多晶硅電池產業化生產的平均轉化效率已分別達到19.0%和18.0%。國內企業在背鈍化電池技術、雙面發電電池技術、組件前板玻璃減反射技術、無邊框組件技術等方面不斷探索,技術不斷進步。根據一些國內外設備商的統計,2016年中國太陽電池廠已經訂購了大約6吉瓦左右的背鈍化晶體硅電池(PERC)的產業化設備,因此未來2—3年中國傳統的晶體硅電池將出現一輪技術升級改造的大潮,將全面提升單晶硅太陽電池的產業化效率,PERC電池的產業化效率將達到20%—20.5%。多晶硅電池在導入背鈍化技術時還遇到了一些障礙,全球的技術研發單位與產業公司也正在著手解決這些問題。
除了 PERC電池外,未來更高效的單晶硅太陽電池的技術主要是兩種技術路線:(1)非晶硅/晶體硅異質結太陽電池(HJT),日本的松下公司已經具備了1吉瓦的該種太陽電池生產線,產業化平均效率在22%,日本、歐洲和美國也有多家晶體硅太陽電池公司開展了產業化研究,日本長洲產業公司具有40兆瓦的 HJT電池生產線。中國的杭州賽昂公司、嘉興尚彭公司也都進行了產業化技術開發,電池效率在21%—22%之間。中科院電工所和上海微系統所分別對這種電池進行了中試研究;
(2)插指狀背接觸電池(IBC),該種電池主要是美國的 Sunpower公司實現了產業化,產能達到1吉瓦,但是該種電池的工藝復雜,成本較高,一般以聚光跟蹤系統為主,國內常州天合開展了該種電池的研究,并且也達到了24%以上的效率,但是離產業化開發的距離還較遠。神州太陽能公司開發的n型硅雙面太陽電池采用了離子注入技術與硼擴散技術的結合,制備出了產線平均效率在20.5%的 n型單晶硅雙面電池,實際使用中可以增加最多30%的發電量。
(3)晶體硅電池組件封裝方面也進行了大量的技術創新和開發工作。其最主要方面是提高組件的可靠性,其次是減小電池組件的封裝損失。在提高組件可靠性方面,主要是消除電壓導致的衰退現象(PID),消除電池組件出現所謂蝸牛紋,提高電池的耐候性等方面的改進。使用高阻水、高電阻的 EVA材料、背板材料,以及使用雙玻組件提高上述性能。在減小封裝損失方面,采用了高透光 EVA和高反射 EVA的組合進行封裝。另外,對于前玻璃進行鍍膜改性,包括增加玻璃透光性、減少玻璃外表面沾污(自清潔玻璃:親水涂層或疏水涂層)、光子能量(上、下)轉換等技術,都有助于減小前玻璃板的封裝損失。
(4)多晶硅材料提純方面,目前國內的平均還原電耗已由2011年的70千瓦時/公斤下降到2012年的60千瓦時/公斤以下,部分先進企業已低于5 0千瓦時/公斤。生產能耗和物耗不斷下降,全國平均綜合能耗下降到120千瓦時/公斤,部分先進企業降低到80千瓦時 /公斤以下。生產成本持續降低,部分先進企業成本達到20美元/公斤的國際先進水平,但大多數企業成本超過30美元/公斤。
(5)太陽電池制造業生產裝備方面,在硅材料加工環節,主要設備有長晶設備和硅片(錠、棒)切割設備兩種。用于單晶生長的國產單晶爐的性價比要優于進口設備,占據了國內絕大部分市場并且開始批量出口周邊亞洲國家;多晶硅鑄錠爐、多線切割機等設備制造技術取得重大進步。在電池制造環節,我國已基本具備晶體硅太陽電池制造設備的整線裝備制造能力。在晶體硅太陽電池生產線的十幾種主要設備中,6種以上國產設備已在國內生產線中占據主導地位,其中單晶爐、多晶鑄錠爐、擴散爐、PECVD鍍膜機、等離子刻蝕機、清洗制絨設備等接近國際先進水平。在組件生產環節,主要設備層壓機基本以國產為主,近兩年已少量出口歐美日等國。多數廠家采用的自動激光串焊設備須從國外進口,但是近年來已有國內廠商制造出自動硅片串焊機。國內已經可以配備完整的全自動晶體硅太陽電池封裝線。
(6)平衡部件方面,中國已經初步掌握了數十兆瓦集中式并網光伏電站和數兆瓦分布式并網光伏系統的設計集成技術,1兆瓦級光伏并網逆變器等關鍵設備實現國產化,并網光伏系統開始商業化推廣,微電網技術開發與國際基本同步。大型光伏電站與分布式光伏系統效率均達到80%左右,集中型并網逆變器效率為98.4%,組串型并網逆變器效率含變壓器和無變壓器型效率分別達到95%和97% 。然而,中國在大型并網光伏電站、高穿透率分布式光伏系統及微電網等光伏大規模利用的設計集成、智能化能源管理系統、關鍵專用設備、功率預測和并網技術方面與國外先進技術水平有一定差距。
中國光伏制造規模世界第一,技術和裝備也已經有了很大進步,制造裝備和原材料的國產化率已達85%左右,但在高端制造設備和基礎材料方面仍需要部分進口,如氫化爐、多線切割機、鍍膜設備、自動焊接機、硅烷、高分子樹脂、部分組件背膜、高質量電池前銀漿料等。中國仍需提高創新能力,在高端設備和基礎材料方面進一步提高國產化率,成為名副其實的世界光伏強國。
責任編輯: 李穎