當前，市場上的太陽電池大多以P型單晶硅電池為主，其制備工藝相對簡單、成本較低，再加上單晶PERC技術和選擇性發射極技術的引入，使得P型單晶電池組件效率得到大幅提升，目前量產效率已突破23%。但由于P型單晶硅PERC電池理論轉換效率極限為24.5%，導致P型PERC單晶電池效率很難再有大幅度的提升，并且未能徹底解決以P型硅片為基底的電池所產生的光衰現象，這些因素使得P型硅電池很難有進一步的發展。與P型硅相比，N型硅少子壽命更長，對Fe等金屬有更高的容忍度，以N型硅為基底的電池片理論轉換效率更高，且不會發生由于B-O復合體導致的LID(Light Induced Degradation)光致誘導衰減現象，可以進一步降低光伏發電的制造成本及系統成本，這使其成為高效晶體硅太陽電池的必選材料。
據德國知名太陽能研究所(ISFH)在2019年的報告分析，以Topcon(Poly passivated)和HIT為代表的N型電池理論極限效率遠高于P型PERC電池，隨著時間的推移和技術的逐漸成熟，N型電池有望實現更高的量產電池效率，N型電池的效率會逐步和P型電池拉開差異。
圖1 不同技術路線的硅基電池理論極限效率(ISFH，2019)
隨著N型電池效率相對于P型電池的優勢不斷擴大，可以預見的是，N型電池技術的市場份額會逐步擴大，如下圖所示，預計到2031年，N型電池技術的市場份額會突破50%，預計會產生超過150GW的市場需求，相較于目前水平會有10倍以上的提升，未來一段時間會是N型單晶硅技術相關配套產業的投資熱潮。
圖2 2020-2030年不同電池技術市場占比變化趨勢
在眾多的N型電池技術中，N型Poly passivated(隧穿氧化層鈍化接觸)是其中最被看好的一種，這是一種使用超薄氧化層作為鈍化層結構的太陽電池。2013年德國Fraunhofer 研究所的Frank Feldmann博士在28th EU-PVSEC首次提出隧穿氧化層鈍化接觸電池概念，該電池的結構如下：
圖3 N型Poly passivated電池結構
N型Poly passivated電池以N型硅片為基板，使用一層超薄的氧化層來鈍化電池的背面，其中背面氧化層厚度1~2 nm，隨后在氧化層之上沉積50~200 nm非晶硅并摻磷，之后經過退火重結晶加強鈍化效果。最終會形成一層超薄的隧穿氧化層和一層高摻雜的多晶硅薄層，二者共同形成了鈍化接觸結構，該結構為硅片的背面提供了良好的表面鈍化，超薄氧化層可以使多子電子隧穿進入多晶硅層，同時阻擋少子空穴避免復合，進而實現電子在多晶硅層的橫向傳輸并被金屬收集，極大地降低了金屬接觸復合電流，提升了電池的開路電壓、短路電流和填充因子。
圖4 Poly passivated電池的載流子輸運機制
市場上另外一種主流N型技術HIT也采用了背鈍化技術，但使用了非晶硅膜層，電池制造工藝中需要制備多層非晶硅膜層，制備工藝比較復雜，導致HIT太陽電池的制造成本偏高，降低了整體的性價比。
一道新能致力于提供更高性價比的產品和系統解決方案，選擇N型Poly passivated光伏技術路線，目前在量產效率、成本控制等方面處于行業領先水平。并且一道新能會進行持續的技術創新，進一步提高N型電池的效率和量產產能，進一步提效降本，為光伏市場和終端客戶提供具有更高性價比的產品。
1.更高效率
一道新能Poly passivated技術采用N型硅片，具有少子壽命高、對金屬雜質的容忍度高，疊加隧穿氧化層鈍化技術，大幅提升了電池光電轉換效率，理論效率可以到28.7%，為光伏行業降本增效打開了更大的空間。
目前，一道新能N型電池效率>24.5%，組件效率>21.7%，N型組件比P型單晶PERC組件效率高約3%，相當于在組件端可以節約3%的非硅材料和制造成本。在系統應用端同樣可以節省約3%的系統BOS成本，可以在同樣的安裝面積下實現更高的裝機量，提升單位土地面積的發電量，對于土地資源緊張的經濟發達城市更為重要，可以有效提升可再生能源發電的裝機占比。
另一方面，建造一個同樣裝機量的光伏電站，得益于N型組件更高的效率和功率，使用一道新能N型組件可以使用更少的組件、土地、立柱、支架、線纜和逆變器，節約系統BOS成本，提高電站收益率。
2.更低功率衰減
傳統的P型單晶硅會存在光致衰減效應(LID)，在光照下，P型硅片內的硼(B)等雜質會和氧發生反應，生成B-O復合體，導致P型電池和組件的功率在初始運行的前幾個月內大幅下降，高達2.0%，會極大的影響光伏電站的發電性能和整體收益率。而一道新能N型電池因為采用了N型硅片，硅基片內不會產生B-O復合體，沒有光致衰減問題，可以實現零LID。
得益于N型電池的優異特性，一道新能N型光伏組件具有更優異的功率質保，可以給予30年的功率質保，首年功率衰減<1%，剩余29年每年功率衰減<0.4%/年，30年功率質保期后組件功率不低于額定功率的87.4%，確保使用一道N型組件的光伏電站在整個電站生命周期，都會有更優異的發電性能。
3.更高雙面率
得益于更優異的N型特性，一道新能N型組件雙面率高達85%，相較于P型單晶PERC組件70%的雙面率，可以將光伏電站背面增益提高21.4%。尤其對于地表反射率較高的光伏電站，優勢更加明顯，例如建立在荒漠的大型地面電站，假設用P型單晶PERC組件可以實現10%的背面發電量增益，在同樣的系統配置下，使用一道新能N型光伏組件可以實現約12.1%的發電增益，提高光伏電站的收益率。
4.更低溫度系數
光伏組件在戶外發電時，溫度會遠遠高于標準測試條件下的額定溫度25℃，而光伏組件的功率輸出和溫度是負相關的，組件在高溫下會有一定的功率損失。一道新能的N型組件溫度系數較低，僅有-0.30%/℃，而常規P型單晶硅光伏組件的溫度系數高達-0.35%/℃，一道新能N型單晶硅組件由于高溫帶來的功率損失比常規P型組件低16.7%，可以極大提升N型單晶硅光伏組件的實際發電能力，提升電站的收益率。
5.更優異的低輻照性能
光伏組件的標定功率是基于標準測試條件(STC)測試獲得，但是戶外項目實際的輻照量遠遠達不到標準測試條件下的1000W/m2，而光伏組件在低輻照度下，組件效率相對于標準條件下會有一定損失，稱作低輻照性能。一道新能N型單晶硅光伏組件具有優異的低輻照性能，可以確保光伏組件在輻照度較低的陰雨天氣也取得較好的發電量，確保電站的發電量和收益率得到保證。
6.系統成本和LCOE成本分析
為了對比一道新能N型技術和市面上常規的P型單晶組件技術的差異，以廣州100MW地面電站為例，下表對比了一道新能N型技術和P型技術在電池、組件以及電站端的性能表現，得益于更高的發電量和低BOS成本，N型度電成本LCOE仍然低于P型單晶組件項目，年發電量增加約500萬度電，可以實現更高的電站收益。
近兩年來，從組件尺寸到技術發展，光伏行業正經歷著日新月異的變革，一道新能將持續致力于研發高性價比的N型光伏產品，助推中國早日實現碳達峰、碳中和的目標。
|
