晶科能源晶硅組件技術白皮書

1、晶科能源發(fā)布晶硅組件技術白皮書 1.LID衰減LID(LightInducedDegradation)：即光致功率衰減，一般組件運行初始階段LID較高，之后隨電池片硼氧復合體的逐年平穩(wěn)下降，但理論數(shù)據(jù)和電站歷史實測數(shù)據(jù)都證實多晶無論是第一年的初始光衰，第15年的光率，還是以后的穩(wěn)定光率都要明顯低于單晶。所以單多晶提供的功率衰減質保和實測數(shù)據(jù)都是多晶更具優(yōu)勢。行業(yè)功率衰減線性質保：多晶功率衰減質保就較單晶低0.5%，同樣功率組件，多晶壽命周期內保障的發(fā)電量就高于單晶。LID衰減實測：單晶初始LID光率較多晶高1.0%，光衰后單晶組件功率與標稱功率差距顯著大于多晶，導致單晶出廠后經(jīng)光衰導

2、致的發(fā)電量損失高于多晶，由此帶來的發(fā)電收益損失高于多晶。初始LID越高，則穩(wěn)定后組件功率與標稱功率差距越大，則組件發(fā)電損失越多，發(fā)電收益損失越大。從圖1和圖2顯示，同樣輻照量下，無論電池端，還是組件端，單晶較多晶衰減均高1.00%，即單晶比多晶光衰率更高。穩(wěn)定衰減：單多晶初始光衰的差異是由于硅片性質決定的，而之后的穩(wěn)定衰減主要根據(jù)組件封裝材料、工藝決定組件老化速度，所以和是單晶還是多晶的硅片關系不大，穩(wěn)定衰減方面，單多晶一線品牌都提供線性質保0.7%。2.CTM封裝損失CTM(Cell-to-Module)：即從電池到組件的功率封裝損失，電池片在封裝成為組件的過程中，封裝前后發(fā)電功率會變化，通

3、常稱為CTM。CTM實測：單晶較多晶高2.0%以上，同樣效率電池封裝成組件，單晶功率低于多晶。單晶封裝損失：2-5%多晶封裝損失：-11%圖3顯示，單晶CTM均在2.0%以上，甚至高達5%，而多晶則在0.5%以內，甚至封裝后功率有提升。這就是為什么單多晶最終組件效率的差異要小于電池片效率差異，在主流量產(chǎn)的功率輸出上單多晶相差不多，以晶科和某品牌為例，其60片多晶的量產(chǎn)主流功率檔265-275W，而某品牌單晶同樣在270-275W。CTM差異原因：從電池到組件，由于電池與組件發(fā)電面積與光學反射原理差異，單晶光學利用率的降低及有效發(fā)電面積的減少，均較多晶更高，導致單晶CTM高于多晶。1）電池與組件

4、反射率的巨大差異：單晶硅片反射率約10%，電池片反射率約2%；多晶硅片反射率約20%，電池片反射率約6%。就電池片而言反射率多晶不如單晶，這是常規(guī)多晶效率低于單晶的主要原因；但當電池封裝成為組件以后，組件的反射基本發(fā)生在玻璃表面，玻璃反射率約4%，這樣單晶電池片原本在反射率上的優(yōu)勢就被犧牲掉了。這也是為什么多晶的封裝損失可能甚至出現(xiàn)負值，是因為多晶電池被封裝以后，電池表面反射率大幅下降，電池實際接受到的光線獲得了增益，所以效率可能不降反升。2）外量子效率EQE：多晶，短波區(qū)域(380-560nm區(qū)域)，組件較電池更高，即該波段區(qū)域，組件對光子的利用率更高；而單晶，整個波段，組件較電池均有顯著降

5、低，即整個波段組件對光子的利用率均小于電池。此外，多晶，長波區(qū)域(900-1200nm），組件較電池更低，即該波段區(qū)域，組件反射的光少于電池；而單晶，在該長波區(qū)域，組件與電池反射率相當，組件反射的光與電池相當。從圖4的單多晶電池到組件外量子效率EQE及反射率Ref-變化圖可以清楚得看到短波區(qū)域(380-560nm區(qū)域)和長波區(qū)域(900-1200nm)，多晶組件較多晶電池對光的利用更好，而單晶組件較單晶電池對光的利用差，如此導致單晶電池到組件的CTM更高，而多晶更低。所以就封裝以后的光學損失方面，單晶顯著高于多晶。3）發(fā)電面積利用率：單晶電池片倒角形狀導致當封裝到組件上，組件實際的有效接受太陽

6、光的受光面積要小于方形多晶電池片的組件，再加上電池片上的柵線是不發(fā)電的，所以其占居的這部分面積也不能發(fā)揮效能。組件中單多晶有效發(fā)電面積利用率單晶組件有效發(fā)電面積的利用率較多晶更低，致使其CTM改善的空間不及多晶?？偨Y：單晶電池扣除面積損失、封裝損失、光衰的話，最終的組件效率與多晶的組件效率相差不大。1量產(chǎn)多晶自晶科量產(chǎn)多晶開始，組件功率保持5-10W/年的速度提升，并始終引領行業(yè)的發(fā)展。量產(chǎn)功率：晶科多晶以5-10W/年的速度提升，當前量產(chǎn)多晶主流功率265-275W及最高功率280W，高出行業(yè)平均水平1-2個檔，而與單晶量產(chǎn)功率僅差1個檔。量產(chǎn)技術：行業(yè)內率先實現(xiàn)四主柵技術的全面量產(chǎn)，并融合

7、自主研發(fā)的低位錯高純度J硅片/低電阻焊接技術/IQE匹配封裝技術，助力晶科多晶功率行業(yè)領先。發(fā)電性能vs行業(yè)單晶：晶科量產(chǎn)多晶較行業(yè)量產(chǎn)單晶具有更低的電流，戶外發(fā)電時線纜損耗更低，組件發(fā)熱更小，因而工作溫度更低，發(fā)電性能更優(yōu)，發(fā)電量損失也更少圖5和圖6顯示的是晶科多晶電池和組件量產(chǎn)效率與行業(yè)平均水平及其他一線主流品牌的比較，晶科在多晶電池和組件量產(chǎn)功率方面遙遙領先行業(yè)和其他一線品牌。圖7是晶科多晶產(chǎn)品量產(chǎn)功率路線圖，晶科多晶量產(chǎn)功率始終處于行業(yè)前沿。晶科多晶量產(chǎn)主流功率(265-275W)及量產(chǎn)最高功率(280W)較行業(yè)多晶平均水平高1-2個檔位(行業(yè)多晶量產(chǎn)主流功率255-265W，多晶量產(chǎn)

8、最高功率270-275W)，而較行業(yè)單晶量產(chǎn)功率僅低1個檔位。晶科多晶產(chǎn)品功率當前在行業(yè)內處于領先水平。2融合多項先進技術的量產(chǎn)多晶產(chǎn)品低位錯高純度的晶科J硅片四主柵技術-業(yè)內率先實現(xiàn)全面量產(chǎn)低電阻焊接技術IQE封裝匹配技術3晶科較行業(yè)量產(chǎn)單晶發(fā)電性能更優(yōu)組件電流越高，則電站中線路損耗越高，且組件工作時發(fā)熱也越高，即組件工作溫度更高，從而組件發(fā)電量損失越大。從電性能參數(shù)列表可以看出，同檔位組件(280W)，某品牌-單晶較晶科-多晶具有更高的Is(高0.05A，0.25%)c和Imp0.05A(高0.09A，1.08%)；更高檔位的某品牌-單晶-285W與晶科-多晶-280W的Isc(高0.05

9、A，0.55%)和Imp(高0.13A，1.50%)差值更大。因而，戶外發(fā)電時，晶科-多晶產(chǎn)品較某品牌-單晶產(chǎn)品具有更低的線路損耗和工作溫度，實際發(fā)電損失更小，發(fā)電性能更優(yōu)。4.晶科多晶行業(yè)排名-光伏領跑者中領頭羊5家企業(yè)獲得光伏領跑者一級能效證書，而晶科是唯一取得多晶一級能效證書的企業(yè)；晶科一級能效多晶產(chǎn)品較行業(yè)平均水平高10-15W。 領跑者是什么？根據(jù)2015年1月8日發(fā)改委等八部門發(fā)布的能效領跑者制度實施方案，所謂“能效領跑者”是指同類可比范圍內能源利用效率最高的產(chǎn)品、企業(yè)或單位。發(fā)改委將同有關部門制定激勵政策，鼓勵能效“領跑者”產(chǎn)品的技術研發(fā)、宣傳和推廣。光伏領跑者又是怎么

10、一回事？“光伏領跑者”則是與“能效領跑者”并行的一種促進先進光伏技術產(chǎn)品應用和產(chǎn)業(yè)升級，加強光伏產(chǎn)品和工程質量管理的專項方案。國家能源局從2015年開始實行光伏扶持專項計劃，“領跑者”計劃將通過建設先進技術光伏發(fā)電示范基地、新技術應用示范工程等方式實施光伏領跑者對晶硅光伏企業(yè)有何要求？晶硅光伏組件企業(yè)要成為領跑者，其組件產(chǎn)品必須達到相應效率等級對應的轉化效率的要求(如下表)。5.晶科的高效多晶-創(chuàng)造多項行業(yè)世界記錄20.13%-量產(chǎn)多晶電池效率世界記錄(經(jīng)國家光伏質量監(jiān)督檢驗中心CPVT認證)334.5W-60片多晶最高功率世界記錄保持者(經(jīng)TUV萊茵認證)6.高功率溫度系數(shù)特性優(yōu)勢和實際發(fā)電

11、效能比較晶科量產(chǎn)多晶vs行業(yè)量產(chǎn)單多晶-晶科多晶功率溫度系數(shù)更高，戶外實際發(fā)電性能更優(yōu)組件功率隨工作溫度的升高而降低，組件功率溫度系數(shù)越低，表明組件溫度升高時，組件功率降低幅度越大，組件實際發(fā)電量損失越多。晶科量產(chǎn)多晶功率溫度系數(shù)較行業(yè)量產(chǎn)多晶和量產(chǎn)單晶均更高，戶外實際發(fā)電過程中，組件溫度升高時，晶科多晶功率的降低幅度來的更小，因而實際發(fā)電量損失來的更低更低的溫度系數(shù)，表示隨著溫度升高，每上升一度，晶科多晶組件功率下降0.40%，而某品牌單晶組件功率下降0.42%。與STC實驗室條件下（1000W/m2,250C,AM1.5)的額定功率相比，PTC的值（1000W/m2,200C,AM1.5)

12、更能說明組件在實際工作環(huán)境中的真實功率。晶科60片多晶的PTC值約在9192%，而單晶一般在87-90%。技術發(fā)展路線和時間節(jié)點晶科將利用光學二次利用技術，電路優(yōu)化增效技,組件新結構技術,2年內實現(xiàn)60P多晶組件300W量產(chǎn)，5年內實現(xiàn)60P多晶組件330W量產(chǎn)。發(fā)展黑硅技術,通過特殊的表面陷光處理，電池絨面結構接近單晶，反射率和光學吸收率也優(yōu)于單晶。較傳統(tǒng)多晶光譜響應波段更寬(拓展至紅外波段)，具有更高的光學利用率。晶科研發(fā)的黑硅電池量產(chǎn)效率已經(jīng)達到20.13%。II代多晶技術,效率堪比單晶，但CTM/LID等較單晶更低;可采用傳統(tǒng)多晶原料及鑄錠工藝制備，生產(chǎn)成本遠比拉晶而成的單晶低廉。內部

13、缺陷及雜質更少，量產(chǎn)轉換效率較傳統(tǒng)多晶提升約1.0%。1.未來單晶市場份額會超越多晶嗎？單晶電池成本降低迅速主要是因為上了金剛線切割，一旦多晶克服一些工藝問題，也從砂線切割改成金剛線，成本將進一步下降，再次拉大與單晶成本差距，再加多晶效率提升有較大空間，所以未來較長一段時間多晶仍將占據(jù)大部分市場份額。2.單晶組件的功率真的比多晶組件高很多嗎？單晶電池的效率是要比多晶電池效率高，但由于封裝損失，光衰特別是初始光衰，發(fā)電有效面積損失，單晶的輸出功率與多晶相差不大，晶科的多晶組件量產(chǎn)功率檔在260-275瓦，某品牌單晶在265-275瓦。3.單多晶電站投資收益對比？目前60片封裝的高功率組件，晶科的

14、多晶組件量產(chǎn)功率檔在260-275瓦，某品牌單晶在265-280瓦。雖然單晶高出5瓦檔，但晶科多晶1500V高壓組件能讓每個陣列增加50%的組件數(shù)量，有效節(jié)約了支架、夾具、匯流箱、光伏電纜、基礎工程、安裝工程等，因此在總的投資成本上，晶科多晶系統(tǒng)將比某品牌單晶系統(tǒng)具有更好的成本優(yōu)勢。   在電站營運層面，由于晶科多晶的光衰特別是初始光衰要大大低于單晶，所以每瓦發(fā)電量至少比單晶高1-2%，電站造價多晶也要低于單晶，那么在25%資本金比例、15年貸款年限的融資結構下，我國中部地區(qū)投資多晶電站的資本金內部收益率IRR會比投資多晶電站高出至少2%以上。4.單多晶電站運行實

15、際效能比較？全世界范圍內，就已經(jīng)運行的電站來看，單多晶電站的比率是9：1，也就是多晶電站有更多、更久的實際的電站發(fā)電數(shù)據(jù)來證明多晶技術的可靠度和數(shù)據(jù)的可信度，多晶技術和多晶電站已經(jīng)經(jīng)歷過長期在不同地區(qū)，不同地理氣候環(huán)境下運行的考驗。5.單晶硅片是否比多晶硅片有更高的機械強度？這是個概念誤區(qū)，組件機械強度主要取決于封裝材料和封裝工藝及品質，目前主流單多晶組件都通過5400帕和2400帕風雪靜態(tài)載荷測試，晶科多晶組件是“首家”；現(xiàn)在行業(yè)中其他家也通過了這個測試。6單晶硅電池比多晶硅電池有更高的轉換效率和更大的效率提升空間。這也是個概念誤區(qū)，單晶硅由于本身就是硅材料性質，量產(chǎn)單晶硅品質已經(jīng)很多年沒有

16、變化，但是多晶硅質量及制造技術提升很快，這也是這幾年來單晶硅的效率提升速度遠遠不如多晶技術的發(fā)展速度；隨著多晶硅純度和品質進一步提升，更先進的高效多晶鑄錠技術及電池表面處理技術的應用，多晶電池效率具有更大的提升空間。7在長期可靠性方面，單多晶電站比較？就提供的承諾質保來看，多晶功率衰減質保較單晶低0.5%，同樣功率組件，多晶壽命周期內保障的發(fā)電量高于單晶。單晶初始LID光率較多晶高1.0%，光衰后單晶組件功率與標稱功率差距顯著大于多晶，導致單晶出廠后經(jīng)光衰導致的發(fā)電量損失高于多晶，由此帶來的發(fā)電收益損失高于多晶。8多晶更容易發(fā)生隱裂嗎？隱裂主要是因為組件發(fā)生彎曲，或機械強度特別是動態(tài)載荷下的機械強度不夠，和什么性質硅片無關，和封裝材料及封裝質量有關。9初始光衰一定是多晶更低一點，