چرا فناوری باتری IBC به جریان اصلی صنعت فتوولتائیک تبدیل نشده است؟

به تازگی ، TCL Zhonghuan اعلام کرد که برای حمایت از تحقیق و توسعه محصولات سری Maxeon 7 خود بر اساس فناوری باتری IBC ، برای 200 میلیون دلار برای اوراق بهادار قابل تبدیل از MAXN ، یک شرکت سهامدار ، مشترک است. در اولین روز معاملاتی پس از اعلام ، قیمت سهم TCL Central با محدودیت افزایش یافت. سهام AIXU ، که از فناوری باتری IBC نیز استفاده می کند ، با باتری ABC تولید انبوه ، قیمت سهام از 27 آوریل بیش از 4 بار افزایش یافته است.

از آنجا که صنعت فتوولتائیک به تدریج وارد ERA از نوع N می شود ، فناوری باتری از نوع N که توسط TOPCON ، HJT و IBC نشان داده شده است ، تمرکز شرکت هایی است که برای طرح بندی رقابت می کنند. براساس داده ها ، TOPCON دارای ظرفیت تولید موجود 54 گرم و ظرفیت تولید زیر ساخت و برنامه ریزی شده از 146GW است. ظرفیت تولید موجود HJT 7GW است و ظرفیت تولید زیر ساخت و برنامه ریزی شده آن 180GW است.

با این حال ، در مقایسه با TOPCON و HJT ، خوشه های IBC زیادی وجود ندارد. فقط چند شرکت در این منطقه مانند TCL Central ، Aixu و Longi Green Energy وجود دارد. مقیاس کل موجود ، در دست ساخت و ظرفیت تولید برنامه ریزی شده از 30GW تجاوز نمی کند. باید بدانید که IBC که تقریباً 40 سال سابقه دارد ، قبلاً تجاری شده است ، روند تولید بالغ شده است و هم کارآیی و هم هزینه دارای مزایای خاصی است. بنابراین ، دلیل اینکه IBC به مسیر اصلی فناوری صنعت تبدیل نشده است چیست؟

فناوری پلتفرم برای راندمان تبدیل بالاتر ، ظاهر جذاب و اقتصاد

طبق داده ها ، IBC یک ساختار سلول فتوولتائیک با اتصال عقب و تماس کمر است. این نخستین بار توسط Sunpower پیشنهاد شد و تقریباً 40 سال سابقه دارد. قسمت جلویی فیلم انفعال ضد انعکاس دو لایه Sinx/Siox را بدون خطوط شبکه فلزی اتخاذ می کند. و الکترودهای فلزی مثبت و منفی مربوط به آن ، در قسمت پشتی باتری به شکل متناوب یکپارچه می شوند. از آنجا که قسمت جلوی آن توسط خطوط شبکه مسدود نشده است ، می توان از نور حادثه تا حد حداکثر استفاده کرد ، می توان منطقه مؤثر در تابش نور را افزایش داد ، می توان از دست دادن نوری کاهش یافت و هدف از بهبود راندمان تبدیل فوتوالکتریک می تواند باشد به دست آمده

داده ها نشان می دهد که حد بازده تبدیل نظری IBC 29.1 ٪ است که بالاتر از 28.7 ٪ و 28.5 ٪ از TOPCON و HJT است. در حال حاضر ، میانگین راندمان تبدیل تولید انبوه آخرین فناوری سلول IBC MaxN به بیش از 25 ٪ رسیده است و انتظار می رود محصول جدید Maxeon 7 به بیش از 26 ٪ افزایش یابد. پیش بینی می شود میانگین بازده تبدیل سلول ABC AIXU به 25.5 ٪ برسد ، بالاترین راندمان تبدیل در آزمایشگاه راندمان به اندازه 26.1 ٪ است. در مقابل ، میانگین بازده تبدیل تولید انبوه TOPCON و HJT که توسط شرکت ها فاش شده است ، به طور کلی بین 24 ٪ تا 25 ٪ است.

IBC با بهره گیری از ساختار یک طرفه ، می تواند با TopCon ، HJT ، Perovskite و سایر فناوری های باتری قرار گیرد تا TBC ، HBC و PSC IBC را با راندمان تبدیل بالاتر تشکیل دهند ، بنابراین به عنوان "فناوری پلت فرم" نیز شناخته می شود. در حال حاضر ، بالاترین کارآیی تبدیل آزمایشگاهی TBC و HBC به 26.1 ٪ و 26.7 ٪ رسیده است. با توجه به نتایج شبیه سازی عملکرد سلول PSC IBC که توسط یک تیم تحقیقاتی خارجی انجام شده است ، راندمان تبدیل ساختار 3-T PSC IBC تهیه شده بر روی سلول پایین IBC با 25 ٪ راندمان تبدیل فوتوالکتریک بافت جلو به اندازه 35.2 ٪ است.

در حالی که راندمان تبدیل نهایی بیشتر است ، IBC همچنین دارای اقتصاد قوی است. براساس برآوردهای کارشناسان صنعت ، هزینه فعلی در هر W از TOPCON و HJT 0.04-0.05 YUAN/W و 0.2 YUAN/W بالاتر از PERC است ، و شرکت هایی که کاملاً تسلط بر روند تولید IBC می توانند به همان هزینه دست یابند به عنوان perc. مشابه HJT ، سرمایه گذاری تجهیزات IBC نسبتاً زیاد است و به حدود 300 میلیون یوان/GW می رسد. با این حال ، با بهره گیری از ویژگی های مصرف کم نقره ، هزینه هر W IBC پایین تر است. شایان ذکر است که ABC Aixu به فناوری بدون نقره دست یافته است.

علاوه بر این ، IBC ظاهری زیبا دارد زیرا توسط خطوط شبکه در جلو مسدود نشده است و برای سناریوهای خانگی و بازارهای توزیع شده مانند BIPV مناسب تر است. به خصوص در بازار مصرف کننده حساس به قیمت کمتر ، مصرف کنندگان بیش از این مایل به پرداخت حق بیمه برای ظاهری خوشایند زیبایی هستند. به عنوان مثال ، ماژول های سیاه ، که در برخی از کشورهای اروپایی در بازار خانوار بسیار محبوب هستند ، نسبت به ماژول های PERC معمولی از سطح حق بیمه بالاتری برخوردار هستند زیرا آنها برای مطابقت با سقف های تاریک زیباتر هستند. با این حال ، به دلیل مشکل فرآیند آماده سازی ، راندمان تبدیل ماژول های سیاه پایین تر از ماژول های PERC است ، در حالی که IBC "به طور طبیعی زیبا" چنین مشکلی ندارد. از نظر ظاهری زیبا و راندمان تبدیل بالاتر ، بنابراین سناریوی برنامه دامنه وسیع تر و توانایی برتر محصول قوی تر است.

فرآیند تولید بالغ است ، اما مشکل فنی زیاد است

از آنجا که IBC راندمان تبدیل و مزایای اقتصادی بالاتری دارد ، چرا شرکت های معدود شرکت IBC را مستقر می کنند؟ همانطور که در بالا ذکر شد ، فقط شرکت هایی که به طور کامل بر روند تولید IBC تسلط دارند ، می توانند هزینه ای داشته باشند که اساساً همانند PERC است. بنابراین ، فرایند تولید پیچیده ، به ویژه وجود بسیاری از فرآیندهای نیمه هادی ، دلیل اصلی "خوشه بندی" کمتر آن است.

به معنای سنتی ، IBC عمدتا سه مسیر فرآیند دارد: یکی فرآیند کلاسیک IBC که توسط Sunpower نشان داده شده است ، دیگری فرآیند Polo-IBC است که توسط ISFH نشان داده شده است (TBC از همان منشأ آن است) و سوم نشان داده شده است. توسط فرآیند Kaneka HBC. مسیر فناوری ABC AIXU را می توان به عنوان چهارمین مسیر فناوری در نظر گرفت.

از منظر بلوغ فرایند تولید ، IBC کلاسیک قبلاً به تولید انبوه رسیده است. داده ها نشان می دهد که Sunpower در مجموع 3.5 میلیارد قطعه ارسال کرده است. ABC در سه ماهه سوم سال جاری به مقیاس تولید انبوه 6.5GW می رسد. مؤلفه های سری "سیاه چاله" این فناوری. نسبتاً ، فناوری TBC و HBC به اندازه کافی بالغ نیست و برای تحقق تجاری سازی زمان لازم خواهد بود.

خاص برای فرآیند تولید ، تغییر اصلی IBC در مقایسه با PERC ، TOPCON و HJT در پیکربندی الکترود پشت ، یعنی تشکیل منطقه P+ Interdigitated و منطقه N+ ، که این نیز کلید تأثیرگذاری بر عملکرد باتری است ، نهفته است. بشر در فرآیند تولید IBC کلاسیک ، پیکربندی الکترود پشت به طور عمده شامل سه روش است: چاپ صفحه ، اچ لیزر و کاشت یونی ، و در نتیجه سه مسیر مختلف زیر و هر مسیر زیر با همان فرآیندهای 14 مطابقت دارد. مراحل ، 12 مرحله و 9 مرحله.

داده ها نشان می دهد که اگرچه چاپ صفحه با فناوری بالغ بر روی سطح ساده به نظر می رسد ، اما دارای مزایای هزینه قابل توجهی است. با این حال ، از آنجا که به راحتی می توان نقص در سطح باتری را ایجاد کرد ، کنترل دوپینگ دشوار است و چاپ چند صفحه و فرآیندهای دقیق تراز مورد نیاز است ، بنابراین مشکل فرایند و هزینه تولید را افزایش می دهد. اچینگ لیزر مزایای استفاده از ترکیبات کم ترکیب و قابل کنترل را دارد ، اما این روند پیچیده و دشوار است. کاشت یون ویژگی های دقت کنترل بالا و یکنواختی انتشار خوب را دارد ، اما تجهیزات آن گران است و به راحتی باعث آسیب به شبکه می شود.

با اشاره به فرآیند تولید ABC AIXU ، این روش عمدتاً روش اچ لیزر را اتخاذ می کند ، و روند تولید 14 مرحله دارد. براساس داده های فاش شده توسط شرکت در جلسه مبادله عملکرد ، میزان عملکرد تولید انبوه ABC تنها 95 ٪ است که به طور قابل توجهی پایین تر از 98 ٪ PERC و HJT است. باید بدانید که Aixu یک تولید کننده سلول حرفه ای با تجمع فنی عمیق است و حجم حمل آن در تمام سال در جهان دوم است. این همچنین مستقیماً تأیید می کند که دشواری روند تولید IBC زیاد است.

یکی از مسیرهای فناوری نسل بعدی TOPCON و HJT

اگرچه فرآیند تولید IBC نسبتاً دشوار است ، اما ویژگی های فنی از نوع پلت فرم آن محدودیت راندمان تبدیل بالاتر را نشان می دهد ، که می تواند چرخه زندگی فناوری را به طور مؤثر گسترش دهد ، ضمن حفظ رقابت در بازار شرکت ها ، همچنین می تواند عملکرد ناشی از تکرار تکنولوژیکی را کاهش دهد. بشر خطر به طور خاص ، انباشت با TopCon ، HJT و Perovskite برای تشکیل باتری پشت سر هم با راندمان تبدیل بالاتر به اتفاق آرا توسط صنعت به عنوان یکی از مسیرهای اصلی فناوری در آینده در نظر گرفته می شود. بنابراین ، IBC به احتمال زیاد به یکی از مسیرهای فناوری نسل بعدی اردوگاه های فعلی TOPCON و HJT تبدیل می شود. در حال حاضر ، تعدادی از شرکت ها فاش کرده اند که آنها تحقیقات فنی مربوطه را انجام می دهند.

به طور خاص ، TBC که با استفاده از ترکیب TOPCON و IBC از فناوری Polo برای IBC بدون سپر در جلو استفاده می کند ، که باعث بهبود اثر انفعال و ولتاژ مدار باز بدون از دست دادن جریان می شود ، از این طریق باعث بهبود راندمان تبدیل فوتوالکتریک می شود. TBC مزایای ثبات خوب ، تماس با انفعال انتخابی عالی و سازگاری زیاد با فناوری IBC را دارد. مشکلات فنی فرآیند تولید آن در جداسازی الکترود پشت ، یکنواختی کیفیت انفعال پلیسیلیکون و ادغام با مسیر فرآیند IBC نهفته است.

HBC که توسط ابر HJT و IBC تشکیل شده است ، هیچ محافظ الکترود در سطح جلو ندارد و از یک لایه ضد انعکاس به جای TCO استفاده می کند که از دست دادن نوری کمتری و هزینه کمتری در محدوده طول موج کوتاه دارد. HBC به دلیل اثر انفعال بهتر و ضریب دمای پایین تر ، مزایای آشکاری در راندمان تبدیل در انتهای باتری دارد و در عین حال ، تولید برق در انتهای ماژول نیز بیشتر است. با این حال ، مشکلات فرآیند تولید مانند جداسازی الکترود دقیق ، فرآیند پیچیده و پنجره فرآیند باریک IBC هنوز هم مشکلاتی است که مانع صنعتی شدن آن می شود.

PSC IBC که توسط ترکیب Perovskite و IBC تشکیل شده است می تواند طیف جذب مکمل را تحقق بخشد و سپس با بهبود میزان استفاده از طیف خورشیدی ، راندمان تبدیل فوتوالکتریک را بهبود بخشد. اگرچه راندمان تبدیل نهایی PSC IBC از نظر تئوری بیشتر است ، تأثیر بر پایداری محصولات سلولی سیلیکون کریستالی پس از انباشت و سازگاری فرآیند تولید با خط تولید موجود یکی از عوامل مهمی است که توسعه آن را محدود می کند.

رهبری "اقتصاد زیبایی" صنعت فتوولتائیک

از سطح برنامه ، با شیوع بازارهای توزیع شده در سراسر جهان ، محصولات ماژول IBC با راندمان تبدیل بالاتر و ظاهر بالاتر چشم انداز توسعه گسترده ای دارند. به طور خاص ، ویژگی های با ارزش بالا آن می تواند پیگیری مصرف کنندگان از "زیبایی" را برآورده کند ، و انتظار می رود حق بیمه محصول خاصی را بدست آورد. با اشاره به صنعت لوازم خانگی ، "اقتصاد ظاهری" قبل از اپیدمی به نیروی محرک اصلی رشد بازار تبدیل شده است ، در حالی که آن دسته از شرکت هایی که فقط روی کیفیت محصول تمرکز می کنند ، به تدریج توسط مصرف کنندگان رها شده اند. علاوه بر این ، IBC همچنین برای BIPV بسیار مناسب است ، که یک نقطه رشد بالقوه در میان مدت تا بلند مدت خواهد بود.

در مورد ساختار بازار ، در حال حاضر فقط چند بازیکن در زمینه IBC وجود دارد ، مانند TCL Zhonghuan (MaxN) ، Longi Green Energy و Aixu ، در حالی که سهم بازار توزیع شده بیش از نیمی از کلی فتوولتائیک را به خود اختصاص داده است. بازار به خصوص با شیوع کامل در بازار ذخیره سازی نوری خانگی اروپا ، که محصولات ماژول IBC با راندمان بالا و با ارزش کمتری دارند ، احتمالاً در بین مصرف کنندگان محبوب خواهد بود.