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一、光伏原理

光伏發(fā)電的基本原理是利用半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)（Photovoltaic Effect），在太陽(yáng)能電池內(nèi)部PN 結(jié)上形成電位差，從而將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能，因此光伏電池是決定光伏發(fā)電效率的核心器件。

光伏電池中的最核心部分是PN結(jié)，在P型（摻硼）硅片和N型（摻磷）硅片的交界面形成。P型半導(dǎo)體摻雜元素 為硼，空穴作為多數(shù)載流子（多子）主要參與導(dǎo)電，電子是少數(shù)載流子（少子）；N型半導(dǎo)體摻雜元素 為磷，電子作為多子主要參與導(dǎo)電，空穴是少子。

由于半導(dǎo)體內(nèi)載流子濃度的差異，在PN結(jié)會(huì)形成一個(gè)由N指向P的內(nèi)電場(chǎng)。當(dāng)太陽(yáng)光照射在半導(dǎo)體表面，PN結(jié)附近的電子吸收能量變?yōu)橐苿?dòng)的自由電子，同時(shí)在原來(lái)的位置形成空穴。自由電子受到內(nèi)電場(chǎng)的作用會(huì)向N區(qū)漂移，同時(shí)對(duì)應(yīng)空穴向P區(qū)漂移。當(dāng)連接電池正負(fù)極形成閉合回路時(shí)，自由電子受到內(nèi)電場(chǎng)的力從N區(qū)經(jīng)過導(dǎo)線向P區(qū)移動(dòng)，在外電路產(chǎn)生電流。

二、電池到組件生產(chǎn)工藝流程

從硅料到硅片工藝流程及設(shè)備

從單、多晶工藝流程圖可以看出，單、多晶光伏發(fā)電系統(tǒng)的成本主要差異集中在單多晶硅片的加工流程上。

多晶硅片首先需要在多晶爐里形成硅鑄錠，之后通常使用砂漿切割形成多晶硅片；而單晶硅片的形成需要在多晶硅的基礎(chǔ)上進(jìn)行 進(jìn)一步加工，在單晶爐里形成單晶拉棒，在經(jīng) 過金剛線切割形成單晶硅片。

光伏電池片介紹

P 型電池原材料為P型硅片（摻雜硼），型電池原材料為N型硅片（摻雜磷）。P型電池主要是BSF電池和PERC電池。N型電池目前投入比較多的主流技術(shù)為HJT電池和TOPCon電池 。P型電池傳統(tǒng)單晶和多晶電池主要技術(shù)路線為鋁背場(chǎng)技術(shù)（AI-BSF），目前主流的P型單晶電池技術(shù) 為PERC電池技術(shù)，該技術(shù)制造工藝簡(jiǎn)單、成本低，疊加SE（選擇性發(fā)射技術(shù)）提升電池轉(zhuǎn)換效率。

N型電池，隨著P型電池逐漸接近其轉(zhuǎn)換效率極限，N型將成為下一代電池技術(shù)的發(fā)展方向。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)等優(yōu)點(diǎn)，主要制備技術(shù)包括PERT、TOPCon、IBC、HJT等。

組件介紹—結(jié)構(gòu)、作用及工序流程

組件：具有內(nèi)部聯(lián)接及封裝的、能單獨(dú)提供直流電輸出的最小不可分割的太陽(yáng)電池組合裝置稱為太陽(yáng)電 池組件。

光伏組件作為光伏系統(tǒng)中最為基礎(chǔ)的組成部分，其質(zhì)量嚴(yán)重影響到光伏系統(tǒng)的工作年限。只有封裝可靠 ，才能使電池受到更少的外界影響，體現(xiàn)其自身價(jià)值。太陽(yáng)能組件主要有電池片、互聯(lián)條、匯流條、鋼化玻璃、EVA、背板、鋁合金、硅膠、接線盒這九大核心組成部分。

光伏組件生產(chǎn)制造過程主要是將單片光伏電池片進(jìn)行串聯(lián)和并聯(lián)連接后嚴(yán)密封裝，以保護(hù)電池片表面電 極和互聯(lián)線等不受到腐蝕，另外封裝也避免了電池片的碎裂，所以光伏電池組件生產(chǎn)過程其實(shí)就是組件 的封裝過程，因此組件線又叫封裝線。

三、行業(yè)趨勢(shì)及市場(chǎng)規(guī)模

光伏新增裝機(jī)逐年攀升，產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)持續(xù)向好

能源轉(zhuǎn)型提供廣闊市場(chǎng)，光伏發(fā)電逐漸占據(jù)主流。當(dāng)前，全球能源體系正加快向低碳化轉(zhuǎn)型，可再生能 源規(guī)模化利用與常規(guī)能源的清潔低碳化將是能源發(fā)展的基本趨勢(shì)，加快發(fā)展可再生能源已成為全球能源 轉(zhuǎn)型的主流方向。

硅片、電池片和組件市場(chǎng)變化趨勢(shì)

硅片朝大尺寸方向發(fā)展：M2市場(chǎng)份額會(huì)逐步下降；M6市場(chǎng)份額會(huì)逐步下降，但下降速度低于 M2；M10和G12未來(lái)一段時(shí)間會(huì)占據(jù)主流

硅片薄片化趨勢(shì)：2020 年，多晶硅片平均厚度為180μm ，P型單晶硅片平均厚度在175μm左右 ，N型硅片平均厚度為168μm；硅片尺寸越大，薄片化速度或減緩。

切割線母線直徑變化趨勢(shì)：2020年，金剛線母線直徑為48-57μm，用于 單晶硅片的金剛線母線直徑降幅較大，且呈 不斷下降趨勢(shì)；用于多晶硅片的金剛線母線直徑大于單晶硅 片，用于多晶硅片的金剛線母線直徑降幅趨緩。

四、工藝變化對(duì)設(shè)備的影響

硅片尺寸對(duì)設(shè)備的影響

大尺寸趨勢(shì)已成為行業(yè)共識(shí)，隨著相關(guān)研究越來(lái)越深入、制程越來(lái)越精益、差異化越來(lái)越明顯，未來(lái)市 場(chǎng)會(huì)對(duì)設(shè)備制造商提出更多、更高的要求。后續(xù)的技術(shù)進(jìn)步主要圍繞拉晶、加工設(shè)備的優(yōu)化升級(jí)，對(duì)于企業(yè)而言被不同技術(shù)路線替代可能性較低， 具有大規(guī)模投資基礎(chǔ)。

硅片端：當(dāng)前主流單晶爐熱屏內(nèi)徑在270mm左右，M12硅片外徑達(dá)到295mm，需要投資新的長(zhǎng) 晶設(shè)備，大尺寸硅片薄片化過程中碎片率更高，切片機(jī)也需要更換。且為了減少成本，單爐投料 量也在不多增加；

電池片端：擴(kuò)散、沉積工藝在密封管道中進(jìn)行，相應(yīng)尺寸需要擴(kuò)大，同時(shí)制絨、鍍膜等環(huán)節(jié)均勻 度要求更高，設(shè)備需要改進(jìn)或換新；

組件端：層壓機(jī)和串焊機(jī)也要更長(zhǎng)和更寬。此外，這些設(shè)備的采用也在推動(dòng)流程的自動(dòng)化。

電池片技術(shù)迭代對(duì)設(shè)備影響

前文其實(shí)已經(jīng)有過論述，電池片工藝改變對(duì)設(shè)備的影響是顯而易見的。PERC只需要在原有BSF基礎(chǔ)上增添設(shè)備，TOPCon也只需要在PERC基礎(chǔ)上增添設(shè)備。而HJT工序較少 ，需要更換部分全新的設(shè)備，且投資額較大。

PERC主要是增加了PECVD/ALD設(shè)備。ALD鍍膜均勻性優(yōu)于PECVD。目前ALD設(shè)備在新增PERC產(chǎn)能 中占比越來(lái)越高，2018年已經(jīng)超過60%。目前業(yè)內(nèi)PERC電池技術(shù)加入熱氧化工藝，并優(yōu)化刻蝕、擴(kuò)散匹配效率提升至21.7%。PECVD方法區(qū)別于其他CVD方法的特點(diǎn)在于等離子體中含有大量高能量的電子，可以提供化學(xué)氣相沉 積過程所需的激活能。

組件技術(shù)升級(jí)對(duì)設(shè)備的影響—半片技術(shù)

使用激光切割法沿著垂直于電池主柵線的方向?qū)?biāo)準(zhǔn)規(guī)格電池片切成相同的兩個(gè)半片電池片后進(jìn)行焊接 串聯(lián)，從而可將通過每根主柵的電流降低為原來(lái)的1/2，內(nèi)部損耗降低為整片電池的1/4，進(jìn)而提升組 件功率。半片技術(shù)疊加在常規(guī)多晶組件上可以提升5~6W的功率；同樣的技術(shù)疊加在單晶PERC組件上 就可以帶來(lái)8W以上的功率提升。

半片組件優(yōu)勢(shì)：降低發(fā)熱，減少溫度損失 ；減少遮擋損失 ；提高封裝效率。

與其他新技術(shù)相比，半片技術(shù)最成熟、最容易實(shí)現(xiàn)快速規(guī)模化量產(chǎn)，因此對(duì)串焊機(jī)的數(shù)量需求增長(zhǎng)將會(huì) 更加顯著。 

原標(biāo)題：入門速記 | 關(guān)于電池、組件...