隆基绿在光伏技术上的杀手锏有可能是双结光伏电池吗?

人没有远见,一定有近忧。目前,光伏企业不仅在争夺成本、技术、市场和产业链,还在争夺未来。目前,该行业正在从P型电池向N型电池转型。N型电池的三条技术路线TOPCon、HJT、IBC各有所长,是企业研发的重点方向。这样看来,下一代光伏技术的未来似乎很明显。

然而,隆基李振国认为,无论是热门的TOPCon,还是隆基绿能的HPBC,都只是过渡性的技术路线,而不是隆基绿能的最终目标。

那么,隆基绿在光伏技术上的杀手锏有可能是双结光伏电池吗?

单结晶硅电池接近极限效率,全行业战争TOPCon,转化效率相似,同质化相当严重,降低成本将是关键。

然而,光伏电池的想象空间仍然很大。如果你想在未来突破当前的范式笼,它很可能是双结电池,甚至是多结电池。

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双结电池实验室效率已达33.2%

隆基绿在光伏技术上的杀手锏有可能是双结光伏电池吗?

很多人可能对双结电池不熟悉。事实上,由HJT和钙钛矿组成的叠层电池是最熟悉的双结电池。

如果不考虑成本,只考虑冲刺实验室数据,光伏电池“结”理论上可以有很多数字,转换效率的天花板也很难触及。

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科学家John,六结太阳能电池的发明者 Geisz(左)和Ryan France

早在2020年4月,美国国家可再生能源实验室 (NREL) 科学家们创造了一种转化效率高的六结太阳能电池 47.1%,这是迄今为止光伏电池的最高纪录。

光伏电池的核心结构是PN结和电极。PN结是半导体的空间电荷区。P型半导体和N型半导体在同一半导体(通常是硅或锗)基板上通过不同的混合工艺制作,在其交界面形成空间电荷区,称为PN结。PN结可以产生电流。

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单结电池只有一个PN结,双结电池有两个PN结。

双结电池有两个吸光层,每个吸光层可以吸收特定波长的光,提高电池的全光谱光学吸收,从而提高电池转换效率

众所周知,单结晶硅电池的效率极限是28.7%。然而,近两年来,世界知名实验室多次爆出电池转换效率超过30%的消息。包括:

2021年,美国能源部国家可再生能源实验室 (NREL) 与新南威尔士大学的研究人员一起,创建了一个具有两个吸光层的电池,可以使32.9% 阳光转化为电。2022年9月,荷兰应用科学研究组织(TNO)、Imec代尔夫特理工大学、埃因霍温理工大学和比利时研究机构将半透明钙钛矿太阳能电池与晶体硅结合,实现30.1% 功率转换效率。该电池也是四端串联配置的太阳能电池。今年4月,阿卜杜拉国王科技大学 (KAUST) 研究人员开发了33.2%的新型太阳能电池 功率转换效率。顶部有钙钛矿电池,底部有纹理硅,双面串联太阳能电池。

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由KAUST开发的新型破钙钛矿叠层太阳能电池

事实上,这些高转换效率的电池都是双结光伏电池。它们的转换效率远高于单结电池的极限。

国外实验室屡创纪录,占据全球光伏市场垄断地位的中国企业,自然不会忽视这一新的技术方向。

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理论效率超过40%,龙头企业已经布局

李振国在接受媒体采访时提到,去年隆基绿能HPBC电池创下26.81%的世界纪录:“未来5-10年,双结电池也有开发空间,实验转换效率可达40%,批量生产效率可达30%-35%”。李振国表示,隆基在双结电池方向上取得了一些进展,并将择机公开。李振国也强调:“双结电池产业化发展需要很长时间,三五年内无法解决”。

虽然隆基对双结电池产业化的期望很长,但这并不妨碍光伏企业对双结电池的前景。

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其中,最活跃的是光伏组件黑马——新能源。

5月19日,澳大利亚新南威尔士大学新能源(UNSW)签署联合研发战略合作协议,共同开展SFOS超高效新型太阳能电池35%以上的研发。其结构是以新能高效硅电池为平台电池,在电池表面叠加具有单重裂变特性的新型光电转换膜材料,形成激子倍增生成过程,使太阳能电池的量子效率超过100%。SFOS理论最高效率可超过40%。SFOS电池具有成本低、效率高的优点,符合光伏作为能源电力产品应具有高性价比的第一原理。

新南威尔士大学熟悉关注光伏的人。它是前首富施正荣博士和新能源首席技术官宋登元博士的母校。

晶科能源在2022年年报中提到,已经在TOPCon上取得了压倒性优势,“积极探索钙钛矿和叠层电池产业化未来导入机会,开发应用30%以上效率的电池产品”。

现在,一些企业在这方面取得了一些成就。

天河光能在2022年年报中披露,公司专注于高效钙钛矿/晶硅叠层电池技术的研究,取得了一定的研究成果。经国际权威认证机构第三方测试:2022年7月,小面积钙钛矿/晶体硅叠层太阳能电池实验室效率达到27.9%,实验室技术研发水平处于国内领先地位,入选2022年中国最高效率;2022年12月,效率已提高到29.2%。

通威股份的研发方向不仅是硅材料,而且在电池领域也很快:2022年,通威同时推进了全背接触电池、钙钛矿/硅叠层电池等前沿技术的研发,取得了积极进展。其中,钙钛矿/硅叠层实验室已在报告期内投入使用,小型钙钛矿/晶硅叠层电池实验室第三方认证效率已达到27.19%。

即使是一向低调的晶澳科技也公开披露,在2022年报告期内,公司开展了全背接触电池、钙钛矿和叠层电池技术的研发。

后记

国内企业在双结光伏电池的研发上完全一致,充分说明双结甚至多层电池已经成为行业共识。在大家的共同努力下,双结电池不会太远,也许只需要三五年。

在最后一轮的技术变革中,隆基依靠单晶和金刚线来建造光伏兄弟;目前双结电池的技术路线看起来更像是一个共同的目标和明牌。在接下来的三到五年里,谁能杀死重围,成为一个新的国王?

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