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德国VDMA:晶硅光伏技术的发展趋势与未来挑战

来源:网络整理 作者:编辑 人气: 发布时间:2020-08-12
摘要:德国VDMA:晶硅光伏技术的发展趋势与未来挑战,“现有的光伏技术对未来可以得到很好的利用,推动光伏市场的发展。在未来光伏将达到TW市场的规模。”在第十四届全球

北极星太阳能光伏网讯:“现有的光伏技术对未来可以得到很好的利用,推动光伏市场的发展。在未来光伏将达到TW市场的规模。” 在第十四届全球光伏前沿技术大会主题论坛上,德国VDMA光伏设备事业部经理Jutta TRUBE博士分享了主题为《晶硅光伏技术的发展趋势与未来挑战》的演讲。

专题直播:SNEC第十四届(2020)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)论坛

以下为演讲内容:

我来自VDMA,现在主要是负责全球技术路线图ITRPV,在电力、新能源生产技术方面也担任一些管理的工作,我有超过20年的行业经验,并且在研发方面,尤其是针对真空设备的制造方面有很多经验,我学的是物理学,我的博士学的是电子技术工程。

今天通过线上跟大家做交流和讨论,主要讲讲当前的趋势和未来的挑战,尤其针对晶硅光伏,包括介绍国际光伏技术路线图第11版以及光伏的生产技术。VDMA是欧洲领先的工程联合会,也是欧洲最大的行业协会,我们代表的是超过了3200家会员的利益。对于光伏我主要是负责ITRPV报告,进行每年的更新工作。

今天第一部分主要介绍一下当前的现状,以及光伏学习曲线。然后会讲到我们的报告,也就是去年报告的结果,包括晶化、硅片化、电池组件、智能制备的一些系统等。

从报告中我们可以看到,从硅晶体、电池、组件、元件到系统每个环节,我们所有参与的企业都会提供相应独立的数据,进行采集和处理。这是我们进行的数据采集来源,我们在全国各地都有相应的负责人,我们会进行光伏的报告撰写。在最新的报告中,有超过57个来自世界各地的公司,尤其是材料、设备的供应商、制造厂研发的机构,以及咨询机构都做了一些贡献。

这是光伏的学习曲线,去年的出货量是130GW,全球价格稍稍降低了一点,全部的累计出货量是654GW。这个学习曲线是超过23%,去年从2006~2019年曲线更高,达到了40%。我们也看到了大量的出货,增加了产品的多样性,同时在组件的概念方面有很多的变化。另外我们也看到了价格的学习曲线是持续的。

对于当前的趋势,首先我们看到了单晶硅现在是65%主导,多晶硅是35%。单晶硅组件价格同比下降7%,多晶硅组件同比下降10%,组件的转换带来了光伏组件价格超过50%的变化。

接下来讲晶化和硅片化,关于硅片切片可以看到,厚度有了大幅度的下降,从170微米,在2030年会是150,这是PERx的电池,异质结是更加薄的硅片。这个接口的损失是2020年是170微米,2030年是150微米,HJT减到10微米左右。

我们看到市场的趋势,在多晶硅还有单晶硅,M2是退出的,未来会消失。G1和M4会保持份额,有可能通过现有的电池工具进行更新来获得份额。M6以及到M12将会是未来主流,这就需要有新的制备工具。我们也看到有很多新的组件模式进入到市场,对所有的这些方面我们在接下来需要进行组件的规范化或者说是标准化。

接下来讲电池材料以及生产工艺。看看技术方面,铝会消失,更多的是PERC电池,这个是P型和N型的都可用。硅异质结在接下来的十年会增加到15%,背面接触会增加到5%,预计到硅的叠层在2030年之后也会出现,双面电池的市场份额也会有不断的增加,2030年可以增加到80%,PERC的技术会保持,成为光伏的主力。

我们看一下金属化的趋势,我们P型电池是90毫克银,这是G1的。N型的概念需要更多银的消耗,这个需要减少三线的宽度,三线的宽度40微米会减少到2030年20微米,单面印刷仍然是主流,双面印刷会是更多的份额。这个上面看到总线数量的趋势,5个以上的总线将会是主流,3到4个总线会逐渐消失。量产的方面,每个技术路线在未来会有增加,N型的在未来可以看到,P型单晶的PERC在未来几年会有1%左右的增加。在电池制备的规模方面,5个GW是最小的尺寸。

组件技术,半片电池是主要的趋势,因为我们的2%CTM推动了半片电池组件,多晶硅和单晶硅有1%-1.5%的差异。组件的形式和尺寸也会有多样化,会有更高的功率,更大的电池。组件的功率与它的大小是相关的,半片的电池,比如说60片电池和72片电池的组件现在在G1的,60片电池的是1.7平,72片电池是2.0平米。左边是60片电池,右边是72片半片电池的情况,2020年的半片电池是415瓦,2024年是425瓦。

我们第一年看到的衰减是2%,2020年是2%,2030年是2%,这是质保的。性能的质保是5年、30年,产品的质保是12年、15年。关于组件的质量也在不断改善,改善的电池在未来也会有9到12个总线的引入。我们整个的保质条件是在增加的。

讲一下智能制备,首先看一下制造的工具,看到这个产量在不断增加,在前端,我们湿法工艺是主流的,热的加工仍然是落后的,对于M8-M12,这些数据仍然是有效的,如果要进一步提高效率,可以看一下OEE整体的设备综合效率,化学是92.5%,金属是92%,热是90%,在接下来四年会有2%左右的效率提升,这是OEE。硅片的跟踪将会是强势的,将电池组件的追踪性也会实现,这是中期工艺的控制还有MES,包括印刷机的检测也会是领先的,还有其他的检测方式,虽然不是主流的。以及电池A,自动光学的检测,串联到电池中,现在也在进行,EL是标准的。

接下来讲一下系统,看一下系统的应用,主要是光伏发电厂,然后是屋顶的安装,小众的市场,包括漂浮光伏。系统的电压1500V是主流的,跟踪器,单轴跟踪也是不错的,但是现在没有成为主流。LCOE以及系统的趋势可以看到,不同的系统大小在图中可以看到,我们做了燃煤的,中国的、德国的,做了LCOE的对比。PV在可再生能源中是不错的学习曲线。

对于未来的光伏市场,我们希望有三个场景,两个是电力的,一个是乐观的,一个是客观的情景。同时我们也考虑到了供暖和交通,市场的份额在2050年会达到400GW,未来会有前景。去年的出货量是接近我们的计算,我们认为这个市场是很大,但同时也有波动。我们也认为现有的光伏技术对未来可以得到很好的利用,推动光伏市场的发展。我们在未来也会达到TW市场的规模,我们的报告其实给大家很好的指南,如何去应对行业的挑战。谢谢!(发言为北极星太阳能光伏网根据速记整理,未经本人审核)

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