门户-光伏|太阳能|PV|技术|质量|认证|标准
2. Schmid
2012年德国太阳能设备制造商Schmid也发布了自己的无主栅技术Multi Busbar。虽然设计理念与Day4 Energy的技术类似,但实现方式有所不同。其主栅也为有特殊镀层的铜线,但铜线不是内嵌在聚合物薄膜中,而是直接铺设在电池表面。除铜线铺设方式外,另一点显著不同在于Schmid技术对细栅的要求,细栅网版需特殊设计,在细栅与主栅交界处预留焊盘,如图四栅线交叠处所示。在电池网印细栅完成后,电池来到改进的串焊机,而串焊机将通过图像识别技术配合真空吸盘,将15条铜线将精确的铺设在电池表面的细栅的焊盘之上,并采用红外辐射完成焊接,同时也将铜线焊接在相邻电池的背面。焊接完成后的电池进行普通的层压。
Schmid的无主栅技术可以说在最大程度上继承了现有的网印电池和组件工艺。所需更换的就是细栅网版和新的串焊设备。与Meyer Burger类似,Schmid称相比3主栅,其Multi Busbar技术可以降低电阻损失,将填充因子提高0.3%, 效率净提高0.6%。银浆的用量也可以降低75%。
3. GT Advanced Technology
在这一波无主栅设备的浪潮中,总部设于美国的GTAdvanced Technology公司也不甘示弱,在2014年3月发布了名为Merlin的无主栅技术。该技术在一种实现方法在设计理念上更偏向SmartWire,在细栅网印后,镀层铜线铺设在电池正面,在组件层压步骤中一次完成主栅细栅间和电池间的互连。根据专利,Merlin技术还有其他电池互连的实现方法。
具体到发布会上公开的设计,从图六可以看出,Merlin技术的细栅采用分段结构,这进一步挖掘了主栅数量增多所带来的优势,通过分段的细栅进一步减少银的用量和正面遮挡。相对的,这样也带来了额外的问题,即如果一条铜线断裂,则这一串短细栅的电流都将无法收集。为了解决这一问题,我们看到Merlin的主栅铜线之间出现了不同于SmartWire和Multi Busbar的浮动连接线,据推测这些连接线与电池的发射极并不相连,仅起到主铜线之间的互联作用,或许兼具一些支持作用。这就引出了Merlin与SmartWire的另一个不同,其铜线并不一定需要聚合物薄膜的支撑,铜线与连接线组成的网络结构自身可能就可以维持形态铺设在电池上,并在层压工艺中与分段细栅互连。
组件商则向GTAT购买Merlin铜网和铺设设备,用于将购买的半成品电池加工为组件。
展望
综上,无主栅电池的优势主要在于通过减少遮挡和电阻损失增加组件功率,通过使用铜线代替银主栅降低成本。传统技术往往在提高效率的同时增加了成本,但无主栅技术破天荒的实现了鱼和熊掌的兼得。SmartWire和Merlin更是突破了传统的电池组串工艺,使电池排布更自由,更紧密,采用上述技术的组件有望更小更轻,对下游项目开发来说,这就意味着安装中更小的占地面积,更低的屋顶承重要求和更低的人力成本。此外,无主栅作为一种电池互连技术与其他技术广泛兼容。不但可以搭配网印电极和镀铜电极,还可以用于异质结的ITO。
反观问题方面,虽然该技术兼容网印工艺,但如果设备制造商想要采用无主栅技术,还是需要购入新设备并调整配套工艺的参数。除MeyerBurger的SmartWire技术外,其他无主栅技术目前缺乏项目验证,在实际性能和可靠性缺乏证明的情况下,项目开发商如果采用这样的新技术组件,在融资方面将面临巨大挑战。
国际光伏技术路线图(ITRPV)委员会日前公布了2014年最新版本的路线图,其中指出电池中使用的银已经成为限制成本进一步降低的重要因素,其成本为每瓦0.0167美元,约占电池非硅成本的10%。作为替换银的材料,业界一直对铜寄予厚望。但由于网印技术的持续改进,ITRPV预计镀铜电极在光伏产业大规模使用将会推迟到2018年以后。近年来网印技术的改进主要在于二次印刷(double print)和分次印刷(dual print),其中后者将细栅和主栅的网印步骤分开,通过在主栅网印中使用含银更低的浆料实现降低成本的目的。网印技术的这些改进也将会拖延无主栅技术的推广。
GTAT在发布其Merlin技术时表示,2014年将进行该技术的各项认证和生产准备,2015年正式推向市场。到2018年,公司Merlin相关业务的产值预计达到4亿到10亿美元,占电池互连新技术市场的8%到20%。GTM Research的分析师在评论该技术时表示,2015年将成为电池组件制造商 “重新开始设备投资的一年,Merlin技术有望借助这波投资的东风。”
雷军在概括小米手机的成功时说:“站在风口上,猪也会飞起来。”笔者也认为无主栅技术的产业化将很大程度上受产业环境的影响。虽然去年以来组件价格恢复稳定,但制造企业仍在恢复元气,短期难以进行设备投入,尤其是对电极制作和互连这样关键工艺的升级。而ITRPV的预测偏重镀铜电极,无主栅技术中使用的铜线既可以搭配镀铜电极,也可以兼容网印细栅,即无主栅可以起到两种电极材料的过渡,其产业化难度将低于镀铜技术。因此,intoPV Research的预测介于GTM Research和ITRPV之间,我们预计在2016年到2017年,无主栅技术将有机会实现大规模产业化应用。 |