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未来五年浆料印刷仍将是太阳能电池提效关键

2014-3-28 10:22| 发布者: echo| 查看: 4961| 评论: 0|来自: pv-tech

摘要: 导电浆料是提高太阳电池光电转换效率并有效提供光伏组件输出更多电力的关键材料,在光伏界,太阳电池效率每年的提高点约0.3%-0.4%,其中主要来源之一在于金属导电浆料,它每年协助电池效率提升0.2%左右,然而近两年 ...
       眼下细栅技术在电池企业之中得到试验与推广,但其中存在的技术难度也变得越来越高,比如减少丝网印刷栅线宽度尽管有助于减少遮蔽带来的损失,但却会导致栅线线阻更高,这是留给设备制造商以及浆料供应商的一个共同课题。为减小由于正面栅线条数增加引起的正面电极的遮蔽效应,需要采用阻挡板、银浆微加热等技术解决了细栅线印刷问题,减小正面遮光面积。 还有二次印刷技术,在电池片上需要刷两次导电银浆,要求对准精确,这些都需要丝网印刷、烧结炉等设备与浆料更好的兼容配合。
       在领先材料供应商杜邦公司的技术发展蓝图里,计划2015年达到22%电池转换效率的目标,好的接触电阻表现、优异的细线印刷能力、良好量产性能等是达到目标的前提,其新开发的DuPont Solamet PV18x将提升细线印刷能力,可实现>0.1%的效率提升(如图一)。

       银耗量五年降低0.17g
       由于当前各大光伏制造商对高效单多晶产品的竞相追逐,国内外一线光伏上市公司纷纷与材料供应商杜邦、贺利氏等签订战略供应合同,也正因为如此,在2012年、2013年业内普遍比较低迷的时刻,原材料供应商们的业务并未受到太大影响,依旧保持较高利润,这让人感到眼红。
       另一方面,近两年随着硅料硅片价格的下降,原本在太阳电池生产成本中占据重要位置的导电浆料变得越来越突出,其占比光伏电池(包括硅片环节)总成本也逐步上升,达到14%以上。在太阳能电池的结构成本中,导电浆料成为除了硅材料之外,影响太阳电池成本最重要材料。
       由于导电浆料在其中扮演重要角色,为此太阳电池、组件制造商对一款正面导电银浆的评判标准中,成本也成为很重要的一个考虑因素,他们希望银浆价格低,希望银浆企业能帮助他们实现更低的银耗量,减少印刷单耗,降低对贵金属的依赖。
       有益于效率与成本,才存在发展空间,以往大家只知道导电浆料对提升电池转换效率做出了贡献,那么其对电池生产成本的降低作用在哪?减少银浆使用量是一种方式,据测算,目前一块2.8W的单晶电池片,需要正面银浆料0.13克左右,背面银浆料0.06克,这还是浆料供应商们多年努力降本的成果。
让我们来做一个回顾,2009年-2013年过去的几年里,太阳电池的效率、电池银耗量、组件价格以及导电浆料的价格出现了哪些变化,先看一组数据(如表一)。
       未来五年浆料印刷仍将是太阳电池提效关键

       从表一数据我们可以看到从2009年的0.30g到2013年的0.13g,五年期间单位银耗量降低了0.17g,是持续下降的趋势。虽然下降但银浆价格同样存在不稳定性,还取决于银价,白银的价格通常随当年市场及需求价格出现波动,这需要浆料供应商及电池厂商保持对白银的市场观察,以做出正确合理的判断。
减少对原材料的使用,同时是设备供应商在千方百计思考的问题。据设备制造商DEK太阳能介绍,在二步印刷中使用其细栅钢网(Fine L1ine Stencil?)将产生不错效果,通过首先用细丝丝网印刷主栅,接着再用Fine Line Stencil?印刷细栅,从而使效率更高、浆料消耗更低。它使每个印刷工艺都能使用优化的浆料,不仅能精确控制主栅和细栅线的相对印刷高度,由此节约银浆,还能使用无接触的主栅浆料,以提高Voc,从而提高电池效率。
       为了更快的降低成本,有人提出刻槽埋栅、激光SE、局部背场以及新南威尔士的电镀技术,甚至提出取代银浆,实现正面无银的猜想。以电镀为例,它是用含银的电镀液,选择现在流行的Ni/Cu/Ag三层度,成本比较划算,一般是镍、铜、银三层,在这个架构上,银的份量减轻了,而铜比银便宜很多;还有只用镍和铜的,在价格上就拉开了差距,差三分之一到四分之一的价格,当中就是铜价和银价的差额。DEK公司最近给出一份研究结果:电池效率提高,加上正面浆料减少40%,这对于众多太阳能电池制造商而言是一个现实的前景。
       替代产品及正面无银的研发给浆料供应商带来了潜在威胁,他们需要证明更多的贡献与实力。与用硅量不断减少的规律一致,浆料供应商们在帮助电池制造商实现逐年降低银耗量的目标,比如贺利氏(如图二)。

       鉴于降成本的考量与工艺的改进,未来几年减少原材料用量的趋势还将持续,到2015年,太阳电池用硅量将减少至6.0-8.0g/wp,而电池银耗量将降低为0.09g,电池的厚度也将变薄(如表二、图二)。

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