2023年我國(guó)新能源汽車產(chǎn)銷量占全球比重超過(guò)60%,電動(dòng)汽車、鋰電池、光伏產(chǎn)品“新三樣”出口增長(zhǎng)近30%。作為“新三樣”代表之一的光伏產(chǎn)品,2023年出口增長(zhǎng)跑出了65.5%的加速度。在世界能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與應(yīng)對(duì)全球氣候變化的進(jìn)程中,我國(guó)光伏產(chǎn)品憑借卓越的技術(shù)與品質(zhì),已然在國(guó)際市場(chǎng)上展現(xiàn)出強(qiáng)勁的競(jìng)爭(zhēng)力,為新能源領(lǐng)域下一階段發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
新發(fā)展方向 光伏N型技術(shù)路線加速滲透
光伏電池技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從多晶BSF鋁背場(chǎng)電池到p型單晶PERC電池的演變。根據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)(CPIA)數(shù)據(jù)顯示,PERC電池的理論極限值為 24.5%,而現(xiàn)有的主流PERC電池量產(chǎn)發(fā)電效率已接近理論極限,因此,以TOPCon為代表的n型單晶電池成為了新的發(fā)展方向。
TOPCon技術(shù),即隧穿氧化層鈍化接觸電池技術(shù)。這一技術(shù)在工藝上非常直觀,采用n型硅作為基底材料,在原有的PERC電池背板區(qū)域加入了一層氧化物隧道,以提高光電轉(zhuǎn)換效率,其理論轉(zhuǎn)換效率極限為28.7%。與傳統(tǒng)的p型單晶電池相比,n型電池具有轉(zhuǎn)換效率高、雙面率高、溫度系數(shù)低、無(wú)光衰、弱光效應(yīng)好、載流子壽命更長(zhǎng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。
隨著晶科能源、鈞達(dá)股份(捷泰科技)、正泰新能、中來(lái)股份等行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)的推動(dòng),TOPCon的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程越來(lái)越快,市場(chǎng)滲透率也越來(lái)越高。根據(jù)Infolink Consulting的預(yù)測(cè),2024年n型TOPCon電池技術(shù)的市占率將達(dá)到65%,成為市場(chǎng)主流;而p型電池技術(shù)的市占率將下降至23%,HJT和BC電池技術(shù)合計(jì)市占率10%左右。
技術(shù)突破 助力新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展
高效的新型生產(chǎn)工具是發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的必要條件。TOPCon自首次提出已有十年,但其大規(guī)模量產(chǎn)面臨著一系列難題。p型電池pn結(jié)的制備使用的是磷擴(kuò)散工藝,而n型TOPCon的pn結(jié)制備則需要使用硼擴(kuò)散工藝。硼擴(kuò)散工藝相較于磷擴(kuò)散,所需的溫度更高(由 850℃上升至 1050℃左右),且擴(kuò)散時(shí)間更長(zhǎng),工藝難度更大,設(shè)備維護(hù)費(fèi)用更高,這些都使得其難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。此外,隧穿氧化層是一層非常?。?-2納米)的氧化硅,在大規(guī)模量產(chǎn)的過(guò)程中,要在保持如此精密的厚度、均勻性的同時(shí)要控制量產(chǎn)成本,一度讓全球的光伏廠商們望而卻步。
面對(duì)TOPCon量產(chǎn)難題,一批中國(guó)光伏企業(yè)憑借一腔熱血與創(chuàng)新精神,在科技前沿攻堅(jiān)克難,為中國(guó)光伏從低效走向高效的跨越式發(fā)展鋪平了道路。光伏先進(jìn)產(chǎn)能核心設(shè)備供應(yīng)商拉普拉斯新能源科技股份有限公司(簡(jiǎn)稱“拉普拉斯”)開(kāi)發(fā)出了使用氣態(tài)硼源的創(chuàng)新低壓水平硼擴(kuò)散技術(shù),率先實(shí)現(xiàn)了光伏硼擴(kuò)散規(guī)?;慨a(chǎn)和應(yīng)用;同時(shí),拉普拉斯開(kāi)發(fā)出的光伏級(jí)大產(chǎn)能LPCVD,能夠高質(zhì)量地滿足高效光伏電池片隧穿氧化及摻雜多晶硅層制備的工藝需求。
硼擴(kuò)散和LPCVD的技術(shù)突破并非易事,光伏工藝設(shè)備的開(kāi)發(fā)涉及熱力學(xué)、流體力學(xué)、半導(dǎo)體物理學(xué)、電磁學(xué)、機(jī)械自動(dòng)化設(shè)計(jì)、控制理論等多門(mén)學(xué)科。拉普拉斯設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)依托結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),構(gòu)建模擬測(cè)試平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了熱場(chǎng)、電場(chǎng)、氣場(chǎng)在預(yù)期工藝環(huán)境下的模擬仿真,并通過(guò)材料選型、核心零部件以及精密加工,成功完成了最終的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。憑借卓越的創(chuàng)新能力,拉普拉斯先后榮獲國(guó)家級(jí)專特精新“小巨人”企業(yè)、國(guó)家級(jí)智能光伏試點(diǎn)示范企業(yè)、國(guó)家級(jí)制造業(yè)單項(xiàng)冠軍企業(yè)等榮譽(yù)稱號(hào),并多次獲得中國(guó)專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。
拉普拉斯的技術(shù)突破歷程也是民族企業(yè)自主創(chuàng)新、勇攀科技高峰的生動(dòng)縮影。在全球化的浪潮中,秉持著降本增效、創(chuàng)新發(fā)展的宗旨,中國(guó)的光伏廠商們緊密協(xié)作,一次次的技術(shù)革新,不僅為光伏產(chǎn)業(yè)注入了“新質(zhì)”動(dòng)力,也助力我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)了從跟跑到并跑,再到領(lǐng)跑的歷史性跨越,并為全球新能源技術(shù)發(fā)展和人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展作出了積極貢獻(xiàn)。
后“平價(jià)”時(shí)代 光伏行業(yè)發(fā)展進(jìn)入新的篇章
由于發(fā)電成本較高,之前的光伏行業(yè)需要在政策的引導(dǎo)和扶持下不斷進(jìn)步。2020年左右,隨著技術(shù)的進(jìn)步,光伏發(fā)電成本逐步低于火電上網(wǎng)價(jià)格(即“上網(wǎng)平價(jià)”)、火電發(fā)電價(jià)格(即“發(fā)電平價(jià)”),目前已進(jìn)入后“平價(jià)”時(shí)代。
來(lái)自IRENA和Bloomberg的數(shù)據(jù)顯示,2010年至2022年期間,光伏發(fā)電度電成本由2.75元/KWh下降至0.34元/KWh,累計(jì)下降87.64%。同期,煤電成本卻從0.33元/KWh增長(zhǎng)到0.55/KWh??梢?jiàn),光伏行業(yè)發(fā)展至今,其度電成本已遠(yuǎn)低于當(dāng)前煤電成本水平。
據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)估算,2023年,全資模型下地面光伏電站在1800小時(shí)、1500小時(shí)、1200小時(shí)、1000小時(shí)等效利用小時(shí)數(shù)的LOCE(每度電的發(fā)電成本)分別為0.15、0.18、0.23、0.27元/kwh。2023年,光伏組件價(jià)格較2022年下降近50%,光伏裝機(jī)成本大幅下降,且n型組件有3%-8%的發(fā)電量增益,全國(guó)絕大部分地區(qū)光伏發(fā)電度電成本已實(shí)現(xiàn)低于0.2元/kWh,較傳統(tǒng)能源經(jīng)濟(jì)性持續(xù)凸顯,具備了改變發(fā)展模式的新質(zhì)生產(chǎn)力特征。
英國(guó)??巳卮髮W(xué)此前發(fā)布的報(bào)告指出,未來(lái)幾年內(nèi)太陽(yáng)能將成為最有競(jìng)爭(zhēng)力的能源。報(bào)告預(yù)測(cè),到2044年,光伏發(fā)電將占全球發(fā)電量的一半以上。中國(guó)在全球光伏領(lǐng)域作出了巨大貢獻(xiàn),并走出國(guó)門(mén),“中國(guó)光伏”的光芒正在閃耀海外多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。例如,西班牙的弗朗西斯科·皮薩羅太陽(yáng)能發(fā)電廠于2022年投入使用,是歐洲最大的已投運(yùn)光伏電站之一,該電廠所使用的太陽(yáng)能電池板全部來(lái)自中國(guó);在肯尼亞加里薩郡,由中國(guó)企業(yè)承建的加里薩光伏電站有效解決了當(dāng)?shù)赜秒姸倘眴?wèn)題,持續(xù)為當(dāng)?shù)孛癖娞峁┣鍧嶋娏Α?nbsp;
原標(biāo)題:技術(shù)持續(xù)革新 中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了新動(dòng)力