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

اخیراً، TCL Zhonghuan اعلام کرده است که برای اوراق قرضه قابل تبدیل از MAXN، یک شرکت سهامی، به مبلغ 200 میلیون دلار برای حمایت از تحقیق و توسعه محصولات سری Maxeon 7 خود بر اساس فناوری باتری IBC، مشترک می شود. در اولین روز معاملاتی پس از اعلام، قیمت سهام TCL Central تا حد مجاز افزایش یافت. و سهام Aixu که از فناوری باتری IBC نیز استفاده می کند، با توجه به اینکه باتری ABC در شرف تولید انبوه است، قیمت سهام از 27 آوریل بیش از 4 برابر افزایش یافته است.

همانطور که صنعت فتوولتائیک به تدریج وارد عصر نوع N می شود، فناوری باتری های نوع N که توسط TOPCon، HJT و IBC ارائه می شود، کانون توجه شرکت هایی است که برای چیدمان رقابت می کنند. بر اساس داده ها، TOPCon ظرفیت تولید فعلی 54 گیگاوات و ظرفیت تولید در حال ساخت و برنامه ریزی شده 146 گیگاوات دارد. ظرفیت تولید فعلی HJT 7GW و ظرفیت تولید در حال ساخت و برنامه ریزی شده آن 180GW است.

با این حال، در مقایسه با TOPCon و HJT، خوشه های IBC زیادی وجود ندارد. تنها چند شرکت در این منطقه وجود دارد، مانند TCL Central، Aixu، و LONGi Green Energy. مقیاس کل ظرفیت تولید موجود، در حال ساخت و برنامه ریزی شده از 30 گیگاوات تجاوز نمی کند. حتما می دانید که IBC که سابقه ای نزدیک به 40 ساله دارد، قبلاً تجاری شده است، فرآیند تولید به بلوغ رسیده است و هم کارایی و هم هزینه دارای مزایای خاصی هستند. بنابراین، دلیل اینکه IBC به مسیر اصلی فناوری صنعت تبدیل نشده است چیست؟

فناوری پلت فرم برای راندمان تبدیل بالاتر، ظاهر جذاب و اقتصادی

طبق داده ها، IBC یک ساختار سلول فتوولتائیک با اتصال پشتی و تماس پشتی است. اولین بار توسط SunPower پیشنهاد شد و سابقه ای نزدیک به 40 سال دارد. قسمت جلویی از فیلم غیرفعال ضد انعکاس دو لایه SiNx/SiOx بدون خطوط شبکه فلزی استفاده می کند. و امیتر، میدان پشتی و الکترودهای فلزی مثبت و منفی متناظر در پشت باتری به شکل درهم ادغام شده اند. از آنجایی که قسمت جلویی توسط خطوط شبکه مسدود نشده است، می توان از نور فرودی به حداکثر میزان استفاده کرد، منطقه ساطع نور موثر را می توان افزایش داد، تلفات نوری را می توان کاهش داد، و هدف از بهبود راندمان تبدیل فوتوالکتریک می تواند باشد. به دست آورد.

داده ها نشان می دهد که حد بازده تبدیل نظری IBC 29.1٪ است که بالاتر از 28.7٪ و 28.5٪ TOPCon و HJT است. در حال حاضر، متوسط ​​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. انتظار می رود متوسط ​​راندمان تبدیل سلول ABC Aixu به 25.5٪ برسد، بالاترین راندمان تبدیل در آزمایشگاه. راندمان به 26.1٪ می رسد. در مقابل، متوسط ​​راندمان تبدیل تولید انبوه TOPCon و HJT که توسط شرکت‌ها فاش شده است معمولاً بین 24 تا 25 درصد است.

با بهره مندی از ساختار یک طرفه، IBC را می توان با TOPCon، HJT، پروسکایت و سایر فناوری های باتری برای تشکیل TBC، HBC و PSC IBC با راندمان تبدیل بالاتر قرار داد، بنابراین به عنوان "فناوری پلت فرم" نیز شناخته می شود. در حال حاضر بالاترین راندمان تبدیل آزمایشگاهی TBC و HBC به 26.1% و 26.7% رسیده است. با توجه به نتایج شبیه سازی عملکرد سلول PSC IBC انجام شده توسط یک تیم تحقیقاتی خارجی، راندمان تبدیل ساختار 3-T PSC IBC تهیه شده بر روی سلول پایینی IBC با بافت جلویی بازده تبدیل فوتوالکتریک 25% به 35.2% می رسد.

در حالی که راندمان تبدیل نهایی بالاتر است، IBC اقتصاد قوی نیز دارد. بر اساس برآورد کارشناسان صنعت، هزینه جاری به ازای هر وات TOPCon و HJT 0.04-0.05 یوان بر وات و 0.2 یوان بر وات بالاتر از PERC است و شرکت هایی که به طور کامل بر فرآیند تولید IBC تسلط دارند می توانند به همان هزینه برسند. 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 مندی از ویژگی های مصرف کم نقره، هزینه هر W از IBC کمتر است. شایان ذکر است که ABC Aixu به فناوری بدون نقره دست یافته است.

علاوه بر این، IBC ظاهر زیبایی دارد زیرا توسط خطوط شبکه در جلو مسدود نمی شود و بیشتر برای سناریوهای خانگی و بازارهای توزیع شده مانند BIPV مناسب است. به خصوص در بازار مصرفی که کمتر به قیمت حساس است، مصرف کنندگان بیش از حد مایل به پرداخت هزینه برای ظاهری زیبا هستند. به عنوان مثال، ماژول های مشکی که در بازار خانگی در برخی از کشورهای اروپایی بسیار محبوب هستند، نسبت به ماژول های معمولی PERC از سطح بالاتری برخوردار هستند، زیرا برای هماهنگی با سقف های تیره زیباتر هستند. با این حال، به دلیل مشکل فرآیند آماده سازی، راندمان تبدیل ماژول های سیاه رنگ کمتر از ماژول های PERC است، در حالی که IBC "طبیعی زیبا" چنین مشکلی ندارد. این ظاهر زیبا و راندمان تبدیل بالاتری دارد، بنابراین سناریوی برنامه دامنه وسیع‌تر و قابلیت برتر محصول قوی‌تر است.

فرآیند تولید بالغ است، اما دشواری فنی زیاد است

از آنجایی که IBC دارای راندمان تبدیل و مزایای اقتصادی بالاتری است، چرا تعداد کمی از شرکت ها IBC را به کار می گیرند؟ همانطور که در بالا ذکر شد، تنها شرکت هایی که به طور کامل بر فرآیند تولید IBC تسلط دارند می توانند هزینه ای داشته باشند که اساساً همان هزینه PERC است. بنابراین، فرآیند پیچیده تولید، به ویژه وجود بسیاری از انواع فرآیندهای نیمه هادی، دلیل اصلی کمتر "خوشه بندی" آن است.

در مفهوم سنتی، IBC عمدتاً دارای سه مسیر فرآیندی است: یکی فرآیند کلاسیک IBC است که توسط SunPower نشان داده می شود، دیگری فرآیند POLO-IBC است که توسط ISFH نشان داده می شود (TBC از همان مبدأ است) و سومی نشان داده می شود. توسط فرآیند Kaneka HBC. مسیر فناوری ABC Aixu را می توان به عنوان چهارمین مسیر فناوری در نظر گرفت.

از منظر بلوغ فرآیند تولید، IBC کلاسیک قبلاً به تولید انبوه دست یافته 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 6.5 گیگاوات دست خواهد یافت. اجزای سری فناوری "سیاه چاله". به طور نسبی، فناوری TBC و HBC به اندازه کافی بالغ نیست و برای تجاری سازی زمان لازم است.

مخصوصاً در فرآیند تولید، تغییر اصلی IBC در مقایسه با PERC، TOPCon و HJT در پیکربندی الکترود پشتی نهفته است، یعنی تشکیل ناحیه p+ و ناحیه n+ که کلید تأثیرگذاری بر عملکرد باتری است. . در فرآیند تولید IBC کلاسیک، پیکربندی الکترود پشتی عمدتاً شامل سه روش است: چاپ روی صفحه، اچینگ لیزری، و کاشت یونی، که منجر به سه مسیر فرعی مختلف می‌شود و هر مسیر فرعی با 14 فرآیند مطابقت دارد. گام، 12 پله و 9 پله.

داده ها نشان می دهد که اگرچه چاپ روی صفحه با فناوری بالغ در ظاهر ساده به نظر می رسد، اما مزایای هزینه قابل توجهی دارد. با این حال، از آنجا که ایجاد نقص در سطح باتری آسان است، کنترل اثر دوپینگ دشوار است و چاپ صفحه چندگانه و فرآیندهای تراز دقیق مورد نیاز است، بنابراین دشواری فرآیند و هزینه تولید افزایش می یابد. لیزر اچ دارای مزایای ترکیب کم و انواع دوپینگ قابل کنترل است، اما فرآیند پیچیده و دشوار است. کاشت یون دارای ویژگی های دقت کنترل بالا و یکنواختی انتشار خوب است، اما تجهیزات آن گران است و به راحتی باعث آسیب شبکه می شود.

با اشاره به فرآیند تولید ABC Aixu، عمدتاً از روش لیزر اچینگ استفاده می کند و فرآیند تولید 14 مرحله دارد. بر اساس داده های افشا شده توسط شرکت در جلسه تبادل عملکرد، نرخ بازده تولید انبوه ABC تنها 95 درصد است که به طور قابل توجهی کمتر از 98 درصد PERC و HJT است. حتما می دانید که Aixu یک تولید کننده سلول حرفه ای با انباشت فنی عمیق است و حجم حمل و نقل آن در تمام طول سال رتبه دوم را در جهان دارد. این نیز مستقیماً تأیید می کند که دشواری فرآیند تولید IBC زیاد است.

یکی از مسیرهای فناوری نسل بعدی TOPCon و HJT

اگرچه فرآیند تولید IBC نسبتاً دشوار است، ویژگی‌های فنی آن از نوع پلتفرم، محدودیت راندمان تبدیل بالاتری را ایجاد می‌کند، که می‌تواند به طور موثر چرخه عمر فناوری را افزایش دهد، در حالی که رقابت بازار شرکت‌ها را حفظ می‌کند، همچنین می‌تواند عملیات ناشی از تکرار فناوری را کاهش دهد. . خطر به طور خاص، انباشته شدن با TOPCon، HJT و پروسکایت برای تشکیل یک 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 احتمالاً به یکی از مسیرهای فناوری نسل بعدی اردوگاه های TOPCon و HJT فعلی تبدیل خواهد شد. در حال حاضر، تعدادی از شرکت ها فاش کرده اند که در حال انجام تحقیقات فنی مرتبط هستند.

به طور خاص، TBC تشکیل شده توسط برهم نهی TOPCon و IBC از فناوری POLO برای IBC بدون سپر در جلو استفاده می کند که اثر غیرفعال سازی و ولتاژ مدار باز را بدون از دست دادن جریان بهبود می بخشد و در نتیجه راندمان تبدیل فوتوالکتریک را بهبود می بخشد. TBC دارای مزایای پایداری خوب، تماس غیرفعال انتخابی عالی و سازگاری بالا با فناوری IBC است. مشکلات فنی فرآیند تولید آن در جداسازی الکترود پشتی، یکنواختی کیفیت غیرفعال سازی پلی سیلیکون و ادغام با مسیر فرآیند IBC نهفته است.

HBC تشکیل شده توسط برهم نهی HJT و IBC هیچ محافظ الکترودی در سطح جلویی ندارد و به جای TCO از یک لایه ضد انعکاس استفاده می کند که تلفات نوری کمتر و هزینه کمتری در محدوده طول موج کوتاه دارد. HBC به دلیل اثر غیرفعال سازی 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 بالاتر است. با این حال، مشکلات فرآیند تولید مانند جداسازی دقیق الکترود، فرآیند پیچیده و پنجره فرآیند باریک IBC همچنان مشکلاتی هستند که مانع صنعتی شدن آن می‌شوند.

PSC IBC تشکیل شده توسط برهم نهی پروسکایت و IBC می تواند طیف جذب مکمل را درک کند و سپس با بهبود نرخ بهره برداری از طیف خورشیدی، بازده تبدیل فوتوالکتریک را بهبود بخشد. اگرچه راندمان تبدیل نهایی PSC IBC از نظر تئوری بالاتر است، اما تأثیر بر پایداری محصولات سلول سیلیکونی کریستالی پس از انباشته شدن و سازگاری فرآیند تولید با خط تولید موجود یکی از عوامل مهم محدود کننده توسعه آن است.

رهبری "اقتصاد زیبایی" در 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 ویژه، ویژگی‌های با ارزش آن می‌تواند به دنبال «زیبایی» مصرف‌کنندگان راضی کند و انتظار می‌رود که محصول خاصی را به‌خوبی دریافت کند. با اشاره به صنعت لوازم خانگی، "اقتصاد ظاهری" به نیروی محرکه اصلی رشد بازار قبل از همه گیری تبدیل شده است، در حالی که آن دسته از شرکت هایی که فقط بر کیفیت محصول تمرکز می کنند به تدریج توسط مصرف کنندگان رها شده اند. علاوه بر این، IBC برای BIPV نیز بسیار مناسب است که یک نقطه رشد بالقوه در میان مدت و بلند مدت خواهد بود.

تا آنجا که به ساختار بازار مربوط می شود، در حال حاضر تنها چند بازیگر در زمینه IBC وجود دارند، مانند TCL Zhonghuan (MAXN)، LONGi Green Energy و Aixu، در حالی که سهم بازار توزیع شده بیش از نیمی از کل فتوولتائیک را به خود اختصاص داده است. بازار به خصوص با شیوع گسترده بازار ذخیره سازی نوری خانگی اروپا که کمتر به قیمت حساس است، محصولات ماژول IBC با راندمان بالا و ارزش بالا در میان مصرف کنندگان محبوب خواهند بود.