3-晶体硅异质结太阳能电池技术发展与产业化进程-Sunpreme

SUNPREMECONFIDENTIAL晶体硅异质结太阳能电池技术发展与产业化进程SUNPREMECONFIDENTIAL提要•半导体异质结HJT技术优势•异质结光伏产品优势•成本和产能规划的考量SUNPREMECONFIDENTIAL上澎公司简介国际一流人才团队：世界顶尖投资者:国际顶尖咨询委员会：始创于2009年2011年正式投产中国嘉兴35MW产线美国加州研发中心RichardSwansonSunPowerFounderEickeWeberFraunhoferInstituteDirectorReyadFezzaniBPSolarex-CEOOsakaUHamakawagroupCapricornInvestmentGroup-总部位于美国加州–位于浙江嘉兴的全球首条6”/40MWHJT量产基地-第二代太阳能光伏技术-保险认证和成功的应用案例-经验丰富的管理团队，-实力雄厚的投资者SUNPREMECONFIDENTIALSNPMUniqueHCTPlatform一代技术p-型Si衬底低成本扩散结效率19%,310W(e.g.国内众多电池厂家等在现有的工厂/技术条件下无法再降低成本）Solar2.0(Panasonic,SunPower,Sunpreme等)n-型Si衬底HIT技术,IBC,以及Sunpreme’sHCT效率20~23%,340~400W组件集中式大面积电站只能运用于上网分布式电站可利用储能或微网电站独特的异质结技术平台架起了从一代技术到二代技术的桥梁SUNPREMECONFIDENTIALFraunhofer总裁EickeWeber博士2014年8月14日在美国加州的演讲IBC和异质结（HJT）技术是今后5-10年光伏市场的主要引领技术SUNPREMECONFIDENTIAL产业化情况三、总体思路和计划——企业关键技术及产品IBC(＝23.5％)•正负电极在同一面，没有栅线阴影损失。•由于三维图案型技术，工艺流程复杂，成本和技术风险高。异质结电池(＝23.7%)•转换效率高，低成本的平面技术，工艺流程简单•三高-良率/产出率/转换效率；二低-能耗/排放异质结（HJT）与IBC的技术比较SUNPREMECONFIDENTIAL半导体异质结HJT技术优势光伏电池转换效率有三个要素，开路电压Voc，短路电流Jsc，和填充因子FF。异质结的技术特点是具有优于其他技术的非常高的Voc。产生高转换效率的异质结是由PIN薄膜工艺形成，工艺技术要求高但流程简单，单位时间的产出率是其他高效技术的3-4倍。研发到位后，很快能形成高良率的生产和产能的扩大。异质结薄膜技术是真正意义上的低能耗低排放光伏技术（相比于传统技术PN结生成的900度/5小时，异质结只需200度/几分钟）。由于其结构对称/应力平衡加上低温工艺对于提高生产的良品率和今后把高成本的硅片做薄会有极大的帮助。SUNPREMECONFIDENTIAL异质结技术与其他光伏技术在工艺流程和复杂度上的比较SUNPREMECONFIDENTIAL精简的工艺流程(250C,5个工艺步骤,生产周期6小时)TFTFPD设备应用在步骤2和3的沉积工艺上第一步:湿洗,50*4第二步:PECVD,10*10硅基底第三步:PVD,5*6第四步:丝印第五步:退火SUNPREMECONFIDENTIAL异质结HJT技术的发展潜力•高效光伏技术的一个发展方向是用铜取代银做成栅线。铜栅线对FF和Voc有着进一步的提高且成本低。•由于异质结中I层的隔离钝化作用，相比于其他高效技术如IBC，对硅片材料的纯度缺陷等要求会放宽，可进一步改善生产成本和良率。•高效低成本光伏技术的走向是运用Tandem串联结构和优化ITO等防反射层的材料。效率可达30%以上。•材料和结构上的改善包括Perovskite,石墨烯，有机材料，纳米导管等。•由于异质结已用ITO防反射层的结构，进一步推广铜栅线工艺，Tandem结构和防反射层的改良较其他技术更易实现。CuTCOTCOCuSUNPREMECONFIDENTIALEmpoweringtheSunfromallDirections™上澎印刷银线和镀铜工艺的电池效率已分别达到22and22.5%AgCell:5.35W22.08%Eff,729mV,39mA/cm2,77.6%ffCuCell:5.42W22.52%Eff,745mV,37.7mA/cm2,80.2%ffSUNPREMECONFIDENTIALHJT光伏产品优势无光致衰减(LIDFree)无电势诱致衰减(PIDFree)低温度系数，仅有传统晶硅电池的65%弱光性好,光谱吸收范围广极高的电池Voc和双玻组件的使用产生一独特产品优势：双面吸光组件–其特点对于屋顶，农/鱼光互补，沙漠地面，和北方下雪地带都很有益处。–数据显示背面吸光能对总发电产生10%的贡献（21.5%=23.7%），而成本仅提高2%。异质结技术和产品的独特、优异性要和市场销售紧密结合起来把这些竞争优势充分发挥出来–初始安装成本和中长期实际发电表现（考虑各种衰减因素）–双面吸光组件在各种纬度、气候条件、和反射面状况下的安装方式和角度等。SUNPREMECONFIDENTIAL双面吸光组件示意图玻璃双面吸光发电组件正面阳光直射背面反射光线n型HJT技术双面吸光发电异质结电池n型HJT技术的单面发电异质结电池金属背面衬底阻止了光线从电池背面射入。双玻组件设计可以允许光线的双面吸收，使发电量增加大于10%。SUNPREMECONFIDENTIAL如图所示的情况下，太阳能板还能发电吗？能发多少电？这一天，GxB350W双面发电组件一共发了900度电，而传统的背板组件发电量为0。双面发电的意义美国佛蒙特州巴顿将于近期完工的2.6MW地面电站GxB350W双面组件在受逆变器上限控制的情况下发并上网了1千万度电，比传统组件高出10%。SUNPREMECONFIDENTIAL项目安装地：江苏北部实验数据显示：相同安装条件下，上澎双面发电组件比某品牌单晶组件单位发电量高16.95%。SUNPREMECONFIDENTIALGxB-300GxB-310SLGxB-370铭牌功率–+背面贡献功率280W-300WUpto345W290W-310WUpto350W350W-370WUpto410W电池效率ƞ21%ƞ21%ƞ21%电池数量60片60片72片组件效率18-22%BF18-22%BF18-22%BF组件厚度6mm双玻4mm双玻6mm双玻组件尺寸1663x990mm5.46x3.25ft1663x990mm5.46x3.25ft1959x990mm6.43x3.25ft重量25.2kg/55.4lb18.0kg/39.6lb27.3kg/60.1lb抗风等级300kmh/185mph210kmh/150mph300kmh/185mph温度效应-0.28%/C-0.28%/C-0.28%/C产品质保10年质保&25年功率保证应用屋顶轻载荷屋顶地面双面HJT系列组件的产品特点SUNPREMECONFIDENTIAL要求测试功能行业标准上澎双波组件SettingsSampleFailureModesorPurpose压力要求PIDfree48hours250hours85Cwith85%RH,1000VofsystemvoltagebiasDegradation热循环TC200TC60090C,-40CSiliconMicrocracks,solderFatigue冻循环HF10HF3085C,-40C,40daysDelam,Moistureintrusion湿热DH1000DH300085C,85%RH,42daysDelam;J-boxCorrosion室外光吸收3cycles3cyclesActualfieldconditions;short-circuitedHotspots,Delam,Cellsinreversebias盐雾试验NotReqdPassed2hrspray,5%NaCl,30deginclination,20hrat93%RH,40C,4cyl96hr50%RHNovisualdefects,zeropowerloss电性能要求闪光测试+/-3%+/-3%1sunpulsedlightPowermeasurement湿漏测试StandardStandard1000V,2min.LeakagecurrentSPCCpk1.66Cpk1.33.SPCParametersselected.Consistency.诊断要求ELELELBeforeandAfterLaminationDetectinvisibleCellcracks红外线StandardPartofCert.IndustryStandard.Fordetectionofhotspots机械要求机械载荷测试2400Pascal5400PascalULStandardEffectofwindloadonmodulesforfrontandbackside抗风等级130mph185mphULStandardHurricaneresistance冲击试验IEC61730IEC61730535gramsteelballdroppedonmoduleSimulationofhailimpact高于行业标准3倍强度的可靠性和耐用性测试经认证，组件防火防火等级为A-最高级,高于行业的一般标准-C级SUNPREMECONFIDENTIAL3434品质认证,专业承保12345678910YEARS产品质保IndustryStandardSunpremeAdvantage行业内5-10年质保上澎10年质保60%70%80%90%100%16111621%PowerWarrantyYEARS升级功率保证SunpremeAdvantage上澎承诺25年83%的功率保证业内标准功率保证10年90%;25年80%InsuranceCertificationsSUNPREMECONFIDENTIAL异质结电池产品成本路线图异质结HJT优异的结性能和简单的平面工艺对于大规模量产，工艺控制度，生产良率和质量的保证有着极大的帮助。其工艺技术的可延展性可促使成本的进一步下降如铜栅线制程的应用以取代较贵重的银栅线。钝化层和低温/结构对称工艺可放宽对硅料纯度缺陷的要求和有效减薄占成本比重较大的硅片。生产流程和设备的成熟使自动化的不断提高可进一步提高良率和降低采购及固定成本。扩大生产规模后的采购成本降低。产能扩大和产业链整合建立战略合作伙伴关系（硅片，模组等）产能在达到一定规模，生产/技术成熟，及综合使用高转换效率的技术如铜制程后，每瓦成本很容易实现$0.50。综合考虑极高的转换效率、在各种衰减因素上的优异表现、和附加的双面吸光发电等对售价的帮助，取得30%以上的毛利率是相当可行的。SUNPREMECONFIDENTIAL25年发电成本比较7.2007.7207.9708.291¥0.72¥0.69¥0.66¥0.63¥0.58¥0.60¥0.62¥0.64¥0.66¥0.68¥0.70¥0.72¥0.746.6006.8007.0007.2007.4007.6007.8008.0008.2008.400分布式(浙江嘉兴_多晶）分布式(浙江嘉兴_上澎）西部地面电站（多晶）西部地面电站(上澎)25年平均度电成本（元/度）电站投资成本（元/W）10MW各种电站采用多晶硅和双面发电HJT组件度电成本比较电站成本（元/W）度电成本（元/度）25年总发电量2.52亿度25年总发电量2.77亿度25年总发电量3.15亿度25年总发电量2.21亿度SUNPREMECONFIDENTIAL超过30MW的组件已经客户安装验证商业建筑屋顶电站分布式电站地面电站住宅屋顶电站车棚电站极地实验站电站特别是在有背面反射的平地和平整屋顶上安装时，背面能多贡献5