光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术,其主要原理则是半导体的光电效应:光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。
光子照射到金属上,能量可以被金属中某个电子全部吸收,这个电子便可以从金属表面逃逸,成为光电子。硅原子有4个外层电子,如果在硅材料中掺入有5个外层电子的磷原子,便可以形成N型硅片;如果在硅材料中掺入有3个外层电子的硼原子,便可以形成P型硅片。
而P型电池片与N型电池片分别由P型硅片与N型硅片通过不同的技术制备而成。
2015年之前,铝背场(BSF)电池片占据了几乎整个市场。
铝背场电池是最传统的电池路线:在晶硅光伏电池P-N结制备完成后,通过在硅片的背光面沉积一层铝膜,制备P+层,从而形成铝背场,形成了高低结电场,提高了开路电压。
2015年之后,Perc电池片市占率快速提升。
Perc电池片是从常规铝背场电池片升级而来,通过在电池背面附上介质钝化层,成功减少了光电损失,提高转化效率。
转化效率代表着更高的经济效益。Perc电池片在量产后市占率快速提升,进入高速成长阶段,市占率则由2016年的10.0%爬升至2021年的91.2%。目前已经成为市场主流的电池片制备技术。
N型电池中,实现小规模量产的电池片技术路线主要包括TOPCon、HJT和IBC三种,其中由以TOPCon与HJT两条路线为主导,现处于大规模商业化的前期阶段。根据CPIA预测,2030年,N型电池的市占率或将达到56%左右,前景十分广阔。
在转换效率上,HJT和TOPCon极限效率分别为27.5%、28.7%,两者不相上下,但都超过了P型电池的极限效率,未来HJT叠加IBC和钙钛矿,可将转换效率进一步提升至30%。远超P型电池的转化效率意味着更高的经济效应。
随着光伏设备和材料的国产化日趋成熟,对于更高效电池的追求成为市场的选择,N型电池提效降本空间更大的优势便体现了出来。#光伏设计#光伏电站设计