N 型电池转化效率优势明显,将成为下一代组件技术方向

P 型电池接近转化效率极限,N 型电池片在多方面都具备优势。根据权威测试机构德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)测算,P 型单晶硅PERC电池理论转化效率极限为 24.5%,2021 年 P 型PERC 单晶电池量产效率已达到 23.1%,同比提升 0.3pct,从效率方面来看,PERC 电池量产效率已逼近理论极限效率,很难再有大幅度的提升,并且未能彻底解决以P型硅片为基底的电池富有硼氧对所产生的光至衰减现象,这些因素使得P型晶体硅电池很难再取得进一步突破。与 P 型电池片相比,N型技术主要的优势在于:1)N 型硅片的少子寿命比 P 型更高,能极大提升电池的开路电压,电池转化效率更高;2)N 型电池片掺杂的元素为磷元素,晶体硅中硼含量极低,本质上削弱了硼氧对的影响,光致衰减效应接近于零;3)N型电池片工作温度低,红外透过率高,电流通道多,工作温度较常规单玻组件低3-9℃,减小因温度提高带来的功率下降;4)弱光响应好,在辐照强度低于400W/m2的阴雨天及早晚,仍可发电。

N 型组件具备更低的 BOS 成本和 LCOE。根据TV莱茵的数据,以澳大利亚昆士兰州某 100MW 光伏发电项目作为研究对象,采取晶科TigerNeo 系列 182N-605W 组件(下文用 182N 组件表示)以及市面上主流的其他同级别高效组件 210P-650W(下文用 210P 组件表示)进行对比:1)从发电量来看,由于 182N 组件具有更高的双面率(80%5%),更低的线性衰减率(0.4%),更优的功率温度系数(-0.30%/C),以及更低的光致衰减率(0.5%),其比 210P 组件在 25 年全生命周期内的总发电量多4.2%,发电增益更优;2)从度电成本来看,因预测发电量更高,182N组件较210P组件具有更低的度电成本,约减少了 3.6%;3)从土地利用率来看,在相同阵列间距情况下,182N 组件所需的支架横梁总长度比210P组件更低,以及更短的支架横梁与更高的 GCR 使 182N 组件的土地占用量较210P组件减少 7%,并且降低了相应的 BOS 成本;4)从初始投资成本来看,综合BOS成本,182N 组件项目投资总成本相比 210P 组件方案的初始投资成本减少约 0.4%。

未来随着生产成本的降低及良率的提升,N 型电池将会是组件电池技术的主要发展方向之一。根据 CPIA 预测,到2027 年,光伏电池技术市场会进一步被高效电池产能所替代,N 型电池将成为市场主流。具体来看,BSF 电池产线从 2015 年后开始陆续退出了电池厂商的新增产线中,预计未来市场占有率会进一步降低,最后被淘汰。转换效率更高的N型电池,包括 TOPCon 电池、HJT 电池和背接触电池,会在未来十年内陆续释放产能,随着技术进步和成本降低,最终取代目前PERC 电池的垄断地位。


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