异质结组件具有哪些优势?

异质结组件具有哪些优势?

最佳答案 匿名用户编辑于2023/08/07 16:05

异质结组件以高系统效率、高发电量为核心优势。

1、高效率、低衰减是异质结组件高发电量的基础

高效率:异质结组件拥有 22.5%以上的转换效率 异质结电池钝化效果好、开路电压高,因而电池效率较高,组件效率亦相应提 升。异质结电池中,本征非晶硅薄膜层将 P 型掺杂非晶硅层与晶体硅衬底隔离,因 此可以有效地钝化晶体硅表面的缺陷,降低表面少数载流子的复合,提升电池的转 换效率。异质结在抑制结区复合方面有明显优势,其复合电流 J0 整体 水平低于同质结(注:复合电流J0的大小表征钝化性能好坏,J0越小,钝化效果越好)。 同时,N 型掺杂非晶硅层起到背场作用,进一步提高电池开路电压。基于优秀的钝 化接触效果和自身材料、结构特性,异质结电池拥有相比 PERC 等同质结电池更高 的开路电压,即使会由于非晶硅寄生吸收引起一定电流损失,最终也能得到较高的 转换效率。

异质结组件平均效率显著高于 PERC。据各组件厂商官网,高效 HJT 组件的平 均效率约 22.50%-23.02%。其中华晟新能源 210 组件最高转换效率可达 23.02%,国 晟能源、东方日升、爱康科技 HJT 组件效率亦均高于 22.5%。高效 TOPCon 组件效 率约 22.72%-23.23%,其中晶科能源 182 组件转换效率最高可达 23.23%;高效 PERC 组件平均效率约 21.30%-21.60%;HPBC 组件平均效率约 22.10%。异质结组件效率 显著高于 PERC 组件。

低衰减:为 HJT 组件增加 1.9%-2.9%每瓦全生命周期发电量。异质结组件无 LID 与 PID,LeLID 大部分表现为低衰减。(1)无 LID:异质结 电池通常采用 N 型硅片作为衬底,N 型异质结电池的硅片衬底的掺杂元素为磷,衬 底中不易形成导致电池及组件性能衰减的硼氧原子对,在光照后不存在 B-O 复合对引起的光致衰减问题。据东方日升测试数据,异质结电池和组件的 LID 表现为光致 增益。光致增益现象一方面是由于 a-Si:H/c-Si 界面复合的降低引起,另一方面 TCO 层以及 TCO/Ag 接触性能的改善可能也起到了一定作用。(2)无 PID:异质结电池 上表面为透明导电氧化薄膜(TCO),不存在积累电荷的绝缘层。在高压偏压条件下, 电荷不会在电池表面产生极化现象,因此异质结电池无 PID 现象。(3)异质结组件 的 LeTID 大部分表现为低衰减,少量表现增益。

据各组件厂商最新质保数据,HJT 电池首年衰减和连续衰减均低于 PERC 与 TOPCon 电池,令其拥有更高的全生命周期发电量。据各组件厂商官网,双面 HJT 组件首年衰减约 1-1.5%,连续衰减约 0.36-0.38%,30 年后实际输出功率不低于标准 功率的 88%;而双面 PERC 组件首年衰减约 2%,连续衰减约 0.45%,30 年后实际 输出功率不低于标准功率的 83%;双面 TOPCon 组件首年衰减约 1%,连续衰减约 0.4%,30 年后实际输出功率不低于标准功率的 87.4%。据国晟能源官网,基于低衰 减优势,HJT 组件较 PERC 组件可增加 1.9%-2.9%的每瓦全生命周期发电量。

2、低温度系数、高双面率进一步提高异质结组件系统效率和发电量

高效率之外,异质结组件还有低温度系数、高双面率的特性,令其拥有更强的 环境适应能力和发电能力,进一步提高了组件系统效率。光伏组件发电效率不仅取 决于电池片的光电转换率,还取决于组件各种性能影响下的系统效率。在组件实际 使用过程中,电性能参数会受到所处户外复杂环境的影响而改变。异质结组件温度 系数更低,令其对高温环境拥有更好的适应性;双面率更高,令其在地面高反射环 境下对太阳能拥有更高的利用率;更强的环境适应能力和发电能力进一步提高了异 质结组件系统效率和发电量。

温度系数:异质结在高温环境下输出功率更高 光伏组件的理想工作温度为 25℃左右,更高温度下光伏组件功率输出呈现出负 温度系数关系;即温度越高,组件输出功率越低,发电量将相应减少。开路电压 Voc、 短路电流 Isc 和填充因子 FF 是决定光伏组件效率的重要参数。Voc 的大小主要由半 导体的禁带宽度和费米能级决定;Isc 的大小与 PN 结面积、光强度、相应特性及光 波长有关;FF 与串、并联电阻相关,串联电阻越大,并联电阻越小,填充因子越小。

随着温度的升高,光伏电池材料的禁带宽度变小,PN 结的内建势变小、复合载流子 迁移率减小,复合系数增大,因此开路电压和填充因子会变小;同时,禁带宽度变 小使更多的光子可以激发电子能级跃迁,本征吸收带向长波方向移动,本征载流子 浓度变大,短路电流会稍有提升。短路电流的增加弥补不了开路电压和填充因子的 减小对转换效率的影响,组件输出功率会随温度的升高而降低。

相同外部环境下,温度系数更低的异质结组件功率损失更小,发电性能更稳定。 HJT、TOPCon 和 PERC 组件的温度系数因结构和材料不同而有所差别。HJT 电池通 过晶体硅与非晶硅薄膜形成 PN 结,禁带宽度较宽,因而对环境温度的依存性较低, 且 HJT 组件串联电阻会随温度升高而减小。HJT组件功率温度系数约-0.26/℃(华晟 新能源、国晟能源),TOPCon 组件功率温度系数约-0.30/℃(晶科能源),PERC温度系数约-0.35%/℃(晶科能源)。据国晟能源官网,高温环境下双面 HJT 每瓦发电 量较双面PERC可高约0.6~3.9%。

高双面率:异质结组件双面发电增益更大。异质结组件双面率高于 PERC 与 HJT,背面接收辐射量更大,发电增益高。双 面率即光伏电池背面效率与正面效率的百分比。异质结电池具有天然的双面对称结 构,双面率可达 95%以上,封装后 HJT 组件双面率约 85%,PERC 组件双面率约 70%, TOPCon 组件双面率约 85%。

3、高效异质结组件可有效降低度电成本,有望成为下一代主流技术

组件效率和发电量的提升可有效降低度电成本(Levelized cost of electricity, LCOE),与电站降本需求适配。以地面光伏系统为例,其总投资主要为初始投资和 后续运营费用。初始投资由 EPC 成本(组件成本和逆变器、支架、电缆等 BOS 成本) 和开发成本(电网接入费用、建安费用、管理费用等)构成。开发成本中,电网接 入费用为送出线路建设成本、对端改造扩容费用等;建安费用为人工费用、土石方 工程费用及常规钢筋水泥费用等;管理费用为前期管理、勘察、设计以及招投标等 费用。

当前高功率异质结电池和组件凭借优异性能拥有一定溢价。据 InfoLink 2023 年 3 月 22 日数据,电池片方面,PERC M10 尺寸电池片当周主流成交价格在 1.07-1.09 人民币/W,G12 尺寸电池片成交价格约 1.1 人民币/W,海外组件价格较国内溢价 0.03-0.04 人民币/W;TOPCon M10 尺寸电池片当期约 1.20-1.22 人民币/W,较 PERC 电池片溢价 0.12-0.14 人民币/W;HJT G12 尺寸电池片定价约 1.3-1.4 人民币/W。组 件方面,PERC 500W+单玻组件当周的价格约 1.70-1.73 人民币/W,海外整体价格约 0.2-0.225 美元/W(FOB);TOPCon 组件(M10 尺寸)价格约 1.77-1.85 元人民币/W, 海外价格约 0.235-0.240 元美金/W;HJT 组件(G12 尺寸)整体价格约 1.90-1.95 人 民币/W,海外价格约 0.26 美元/W。HJT 组件较 PERC 溢价约 0.17-0.25 人民币/W, 较 TOPCon 溢价约 0.05-0.18 人民币/W。

参考报告REPORT

乾景园林(603778)研究报告:经济性渐显,HJT进入大规模扩产前夕.pdf

乾景园林(603778)研究报告:经济性渐显,HJT进入大规模扩产前夕。“三减一增”方案导入后,HJT经济性有望持平TOPCon,且HJT中长期降本增效技术储备充足。经济性可从两方面提升:一是降低非硅材料和硅片成本。当前银包铜、无主栅和硅片减薄验证顺利,铜电镀、激光转印、TCO材料国产化、无铟靶材等新技术亦有发展潜力。二是进一步提高组件效率以获得销售溢价,当前华晟新能源双面微晶组件已量产,赛伍技术光转膜已出货。另外,HJT后续可作为平台型技术与钙钛矿电池做叠层,实现更高的效率。看好轻装上阵的HJT新厂与技术迭代产生的新龙头当前HJT行业的关键投资逻辑在投产和新技术导入两...

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