光伏電池轉換效率是電池及組件企業的核心競爭力,只有不斷提升光電轉換效率,才能持續降低光伏發電的度電成本。近幾年,我國光伏電池制造業技術發展不斷加快,商業化產品效率平均每年提升0.3%-0.4%。
據中國光伏行業統計數據顯示2022年,規模化生產的P型單晶電池均采用PERC技術,平均轉換效率達到23.2%,較 2021 年提高 0.1 個百分點。這一數據已逼近P型單晶硅PERC電池理論轉換效率極限的24.5%,很難有大幅提升。
各大廠商早已提前布局N型電池研發,并在2022年-2023年推動實現N型電池產能的大爆發。截至2022年,N型TOPCon電池平均轉換效率達到24.5%,HJT 電池平均轉換效率達到 24.6%,XBC 電池平均轉換效率達到 24.5%。
行業龍頭的轉換率較平均數值還有較大提升。
2022年隆基七次刷新太陽能電池轉換效率世界紀錄,公司自主研發的 HPBC 新型電池技術導入大規模商業化量產,量產轉換效率超過 25%,并發布了適用于全球分布式應用場景的 Hi-MO 6 產品系列。
晶科能源在電池片轉換效率及組件功率方面在過去三年內先后22次突破行業量產或實驗室測試紀錄,尤其是N型TOPCon技術方面。截至2022年末,晶科能源已投產N型TOPCon電池大規模量產效率已達25.1%,電池良率已與PERC基本持平。
從晶澳科技年報中看,晶澳魄秀(Percium)系列電池量產轉換效率最高達到 23.9%;最新的 n 型倍秀(Bycium)電池量產轉換效率最高達到 25.3%。
天合光能先后25次創造和刷新光伏電池轉換效率和組件輸出功率的世界紀錄,公司2022年N 型 i-TOPCon 電池技術量產平均轉換效率為25.3%。
愛旭股份獨辟蹊徑選擇ABC技術路線,截至目前,ABC 電池平均量產轉換效率已接近 26.5%,ABC 組件全生命周期發電量相較目前市場主流的同等面積 PERC 組件可提高15%以上,預計未來平均量產轉換效率超過27%。
作為業內最早一批投入 GW 級 HJT 和 TOPCon 技術中試線的企業,通威重點圍繞新技術的規模化量產進行研發攻關。報告期內,在TOPCon 技術路線方面,基于自主研發成功的行業首條大尺寸PECVD Poly技術產線公司全面推出 TNC 電池產品,平均轉換效率 25.5%。通威表示,若疊加SE等技術,轉換效率預計將提高至 25.7%。
除以上企業外,東方日升通過開發 HJT 電池的雙面微晶摻雜層、低銀含漿料等技術,并在中試線驗證兼容超大和超薄的 HJT 電池“前切半”技術,公司已掌握轉換效率高達 25.50%的高效 HJT 電池技術。
與正式量產的轉換效率相較,光伏行業技術發展更多的“風起云涌”源自光伏實驗室。
早先,中國可再生能源學會光伏專業委員會(CPVS)發布了“2022太陽電池中國最高效率結果”。2022太陽電池中國最高效率共收錄15個電池效率,其中隆基綠能n-HJT電池26.81%、p-HJT電池26.56%、鈣鈦礦/晶硅疊層兩端電池29.55%、鈣鈦礦/晶硅疊層四端電池25.9%,獲得2022年度中國最高效率紀錄。
進入2023年,4月中國計量科學研究最新認證報告宣布中來在自主研發的J-TOPCon3.0POPAID技術和M10尺寸n型電池片的基礎上,實現了高達26.7%的電池片實驗室轉換效率,創造了目前n型TOPCon電池的新世界紀錄;此外隆基實現P型TOPCon電池轉換效率達25.19%。不可忽視,硅基光伏電池正在接近其理論效率極限,如何探索硅電池的更多可能性?
科學家們將目光聚焦在異質結、鈣鈦礦上,并將它們與硅串聯結合起來。在異質結方面,5月4日,中山大學材料學院高平奇教授團隊聯合隆基綠能科技股份有限公司(隆基)在Nat. Energy雜志發表文章,報道了由隆基研發團隊制造的轉換效率高達26.81%的晶體硅異質結太陽電池研究。
據悉,隆基的研究人員在標準工業級硅片上開發了這項新技術,使該技術幾乎立即適用于太陽電池板的生產,電池性能提升非常顯著,轉換效率有了1.5%的絕對飛躍。隆基中央研究院徐希翔博士說:“這是迄今為止所有晶體硅太陽電池結構中性能最好的,且對應著占全球光伏市場超過95%以上份額的產品”。
在鈣鈦礦方面,今年4月沙特阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)的科學家宣布生產出了一種鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池,其率轉換效率(PCE)達到33.2%,一舉打破了去年年末由德國科學家創造的串聯鈣鈦礦太陽能電池的效率紀錄的32.5%。據研究人員稱,這是迄今為止世界上最高的串聯設備效率。