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光伏“王”中“王”

2024-12-13 13:27| 发布者: 静静| 查看: 976| 评论: 0

摘要: 提效就是最好的降本！
一个是高效电池技术市占率之王，一个是该电池效率之王。

☞☞第二十八次创造TOPCon电池世界纪录意味着什么？
2013年TOPCon逐渐发展为行业热点，成为主流尚不过一两年。
也就是说，在TOPCon技术迅猛发展的历程中，其始终扮演着关键的推动角色。
巧合的是，天合光能成立也是二十八年，可以说见证无数技术浪潮更迭，伴随光伏共同发展。
为什么是天合？为什么是TOPCon？
冠军电池的诞生
当光伏企业都在卷价格，TOPCon产能过剩、产品同质化严重，在技术争论愈发激烈的关键节点，天合光能再次一鸣惊人。
10月份首次将n型单晶硅TOPCon电池效率提升至25.9%，随后在11月份又刷新至26.58%，短短两个月内，累计效率提升超过1个百分点，连续打破世界纪录。
千言万语不如实力证明，千争万辩不如成果展现。
在10月份的技术突破中，天合光能集成了多项技术，尤其是发射极的钝化技术，不仅降低了电学损失，还通过超细线的金属化技术降低了负荷，共同推动了0.7%的效率提升。这一成就不仅打破了Fraunhofer在2017年实现的25.8%的世界纪录，而且为TOPCon效率的进一步提升打开了新的可能性。
到了11月，除了采用了天合首创的210×182mm²大面积矩形工业级磷掺杂的直拉法n型硅片衬底和优秀的量子隧穿钝化接触技术外，重点对发射极钝化技术、器件光学陷阱设计以及超细线印刷技术进行提升，进一步实现了接近0.7%的效率增益，预示着大规模量产提效的第二阶段即将到来。
这也是行业内的一项重大突破。目前，TOPCon的效率已经非常接近27%的量产目标，仅剩0.4个百分点。
“砍什么不能砍研发”
成功并非偶然，一切都是有迹可循。
2012年，天合光能建立了光伏行业内首个国家重点实验室，这不仅是国家首批设立在企业中的重点实验室，也是光伏科学与技术全国重点实验室，天合在研发上的大力投入覆盖了15个技术领域，包括2010年承担的两项国家科技部“863”项目，异质结和IBC技术，以及后续的PERC电池和TOPCon技术，甚至涉足晶体硅与钙钛矿叠层技术，拥有宽广的技术布局和深厚的技术积累。
天合光能的TOPCon技术研发始于2015年，彼时其购置了中国第一台LPCVD炉子，技术从i-TOPCon Ultra（2015-2019年）升级至i-TOPCon Plus（2019-2022年），再到i-TOPCon Advanced（2023-2024年），展望2025年，天合光能推出新一代的i-TOPCon Ultra技术，在TOPCon技术上的持续创新和升级。
十年前，天合光能便开始探索PERC之后的主流技术，最终选择了TOPCon技术路线，这一决策如今看来极具前瞻性。天合光能在TOPCon电池结构上进行了重新设计，首创性提出正背接触的“i-TOPCon”双面电池结构及其工艺流程，将TOPCon技术从实验室成功带向产业化。2019年，天合光能创造了首个大面积TOPCon单晶电池效率的世界纪录，效率达到24.58%。
另外，天合在2022年提出了TOPCon效率的天花板问题，加速叠层技术布局，预计n型i-TOPCon电池量产效率将突破27%，叠层电池效率超30%。系列成就不仅展示了天合光能在技术创新上的努力和突破，也体现了其在光伏行业中的领导地位和对未来技术发展的深刻洞察。
然而，仅仅提效远远不够，如何实现成本的平衡是客户主要关注及企业需要深刻考虑的话题。
“最好的提效就是最好的降本”
从实验室到量产，效率如何保证？如何面对由于采用先进技术提效带来的成本上升？
天合光能副总裁、光伏科学与技术全国重点实验室副主任陈奕峰博士在接受采访时提到一个半经验定律，即“3年1%”。
通过对PERC和TOPCon技术历史的分析，通常量产效率与实验室效率之间存在大约1个百分点的差距。以目前实验室达到的26.6%效率为例，根据这一定律，目前量产平均效率达到25.6%是可实现的。预计在未来三年内，量产效率将达到现在的实验室水平，即26.6%。陈奕峰博士指出，尽管这一经验定律不一定适用于未来所有情况，但根据目前的数据和趋势，它显示出相当的准确性。
陈奕峰认为，提升效率通常需要引入一些新的结构、新的材料，这会增加一定的成本。然而，一旦效率提升，比如从25.5%提高到26.6%，即提升了4%（1.1%/25.5%），这将导致组件中其他部件的成本相对降低4%。因此，尽管电池部分的成本有所增加，但整体组件的效率提升可以降低其他部分的成本。这种成本效益的平衡意味着，只要新增成本的增加不超过4%，实际上可以实现整体成本的降低，这就是提升效率同时降低成本的逻辑所在。
另外，将目光从单一的光伏组件转向整个光伏系统时，会发现一个有趣的现象：即使在极端条件下，如最低的工程采购建设(EPC)成本仅2元/瓦，而最高可达4元/瓦，真正的能量产出仍然依赖于电池与组件的性能。若能在此基础上提升4%的发电效率，那么对整体系统而言，这相当于直接降低了4%的成本。以4元/瓦为例，4%的节省意味着每瓦成本可降低0.16元。值得注意的是，即使组件本身的价格因提效而上升0.1~0.16元，但从系统终端角度看，这种提效带来的额外成本完全可以被抵消，甚至是有所盈余。
“所以，从整个产业链打开来看，最好的提效就是最好的降本。”陈奕峰博士总结。
在产业端，一直以来天合光能通过站在客户角度设计产品、降低物流成本、提升效率和保证组件可靠性等方面作出种种努力，也展现了其在光伏行业中的差异化竞争优势。
制胜关键：从研发走向产业化
为什么TOPCon能成为主流？
陈奕峰认为，技术本身并无优劣之分，每种技术都有其独特的优势和局限。不存在一种所谓的终极技术，关键在于找到适合自己的市场定位和竞争领域，以及能否满足特定客户和应用场景的需求，这与宋登元等众多技术专家的观点不谋而合。
然而客观上来说，TOPCon目前的确是市占比最高的主流技术，在这里仍是满足了一个关键：性能最均衡、可靠性最优、成本最低、更能满足多样化需求。
TOPCon技术兼具高效率、高双面率、高可靠性，以及低成本和成熟的产业链。相较于异质结技术，尽管后者在正面效率和双面率上略胜一筹，但其成本是TOPCon的三倍，限制了其广泛应用。背接触（BC）技术正面效率尚可，但背面效率低，成本同样较高。因此，TOPCon以其均衡性能和成本优势，在当前光伏技术中脱颖而出。
新技术如何从研发走向产业化，并取得成功？产业迭代演进的规律是什么? TOPCon技术的崛起逻辑同样适用于天合光能以客户和市场需求为核心的一些技术思考。
从研发和制造视角，要求做到高效、低成本和高可靠性；客户市场需求方面，满足降低物流成本、降低安装成本、降低部件成本、实现最大化屋顶利用、与各种应用场景相契合。
黄金组件设计也由此得出。从100到210mm，电池尺寸迭代大致每十年发生一次，天合率先提出黄金组件设计理念，创新提出矩形电池设计，经过行业的努力，大尺寸210/210R成为行业标准，组件尺寸标准化达成一致，1762 x 1134mm、2384 x 1134mm、2384 x 1303mm的黄金组件尺寸助力效益最大化。
这一设计理念，基于对客户实际安装场景和集装箱尺寸的深入研究，实现了技术、产品、产能三方面的价值叠加，终结了十年的尺寸混乱，惠及产业链，进一步加速了n型产业化进程。
天合光能的目标是将i-TOPCon Ultra电池效率提升1.0%以上，组件功率提升30-40W。这一目标成果很快在12月4日2024中国光伏行业协会年会上发布，基于新一代i-TOPCon Ultra技术的全场景至尊N型大中小版型组件产品，大版型组件功率高达760W，中版型组件也跃升40W达670W，引领光伏行业全面进入TOPCon 2.0时代。
下一步，依托与产业链十余家企业的紧密合作，天合光能与伙伴共同成立了江苏群创公司，专攻钙钛矿叠层电池技术，目标实现超过30%的效率，推动集体创新和知识产权共享。
“进入叠层时代，TOPCon+钙钛矿叠层生命力仍然强劲。”陈奕峰博士信心十足。
结语
n型TOPCon电池效率首次突破26%大关，再次印证TOPCon的提效空间和可持续性，对行业无疑是一个重大提振。
2015年投身研发，2019年迈入产业化，不断取得进展，十年坚守，迎来重大突破，踏过技术的无人区，终迎繁华的闹市。作为行业领军企业，天合光能在新技术领域面临的挑战同样难以想象，但成绩斐然。
在光伏技术的选择与发展上，天合光能早在2015年就在国内率先研发出效率达25%的电池，并首次成功研制TBC技术。在对多种技术进行深入研究和布局的基础上，天合光能的选择显得尤为审慎，决策结果也更为精准。选择大于努力的背后，是努力大于选择。

在行业洗牌面前，这其中所展现的雄厚实力，也正是其难以被其他企业超越的核心竞争力所在。

原创NO.3155，转载需联系授权

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