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HJT设备有哪些革新 空间多大?

放大字体??缩小字体 光伏产业网讯 发布日期:2020-02-06??浏览次数:185
核心提示:HJT设备有哪些革新 空间多大?
   HJT电池的一大优势是工艺简单,仅包括制绒、非晶硅沉积、TCO沉积、丝网印刷四步,而PERC电池为了达到较高的转换效率,除了传统工艺流程外还要增加退火等工艺,复杂的工艺不仅带来了额外的设备投资要求,还对生产电池片的良率和生产效率造成一定程度的影响。
  
  HJT电池优于PERC电池的之处在于非晶硅薄膜的沉积,故也导致了两者制备工艺上最大的不同。虽然PECVD作为沉积镀膜的核心方法,但是在PERC电池和HJT电池制备工艺中却对应着截然不同的PECVD设备(前者为场钝化、后者为化学钝化),这也是HJT电池制备与PERC电池生产线不相容的根本原因。印刷和制绒相对来说变动较小,制绒这一块比PERC要求更高纯净度的清洗,表面不能有一些金属离子;印刷主要是浆料需要使用低温银浆。
  
  制绒清洗设备:清洗制绒设备主要包括捷佳伟创、北方华创、YAC。HJT通常采用N型单晶硅做为衬底,且在切割加工过程中会在表面层产生损伤层,通常使用碱性腐蚀液进行各向异性腐蚀,利用不同Si晶面的腐蚀速度差异,在硅片表面形成3-6的金字塔结构,衬底表面的制绒效果直接影响电池的最终特性,故在制绒过程中必须控制制绒速率和金字塔表面均匀度,这对制绒设备和制绒工提出了更高的要求。目前工艺温度、溶液均匀性、产能等都是衡量制绒设备效果技术指标,目前主要设备生产厂家为日本YAC和中国捷佳伟创。
  
  捷佳伟创比YAC性能更优。日本YAC的制绒设备可制备的绒面纹理大小为2~10,并且可处理硅基版类型多,单晶制绒反射率在11.1%和11.4%之间。与之相比,国内捷佳伟创制绒可使反射率低于11%,其研制的全自动制绒清洗综合设备采用最新全自动配液、高精度补液术以及硅片表面预脱水技术,结合实篮监测系统和分组制绒技术,表明其在制绒设备上已处于领先水平。目前公司研制的超高产能HJT单晶制绒清洗设备已经处于检验阶段(通威200MW产线)。
  
  非晶硅薄膜沉淀设备:HWCVD设备主要厂商为ULVAC;PECVD设备主要供应厂商为梅耶博格、应用材料、理想万里晖、钧石。迈为股份和捷佳伟创已有CVD产品储备,仍在试验中。国内的理想万里晖率先研发出用于HJT的PECVD设备,打破了长期以来国外厂商的垄断,并且在2019年成功竞标某标志性百兆瓦级HJT项目的PECVD设备供应,并陆续升级PECVD推出配套工艺。迈为股份、捷佳伟创也陆续推出CVD新产品,现阶段仍在试验中。
  
  TCO镀膜设备:RPD设备商包括日本住友、台湾精耀,PVD设备商包括梅耶博格、应用材料、冯阿登纳、国内钧石等。
  
  现阶段采用PVD方式成膜的企业较多,主要是PVD设备较为成熟,价格便宜,同时设备较为稳定,产能完全可以做到6000pcs以上,德国冯阿登纳公司今年已经推出产能8000pcs设备,主要采用直流磁控溅射工艺,部分厂家引入了射频磁控溅射工艺。同时PVD所使用的的靶材生产企业较多,基本不受专利限制,主要是ITIO受制于日本住友专利。但是缺点也较为明显,效率偏低,和PERC没有拉开明显的效率差异,总的来说短时间看来PVD为HJT电池的量产方向。
  
  效率上RPD现阶段较PVD(ITO)优势在0.4%左右,可以通过托盘优化将差异拉开至0.6%以上,并且可以通过使用其他更高效的靶材进一步拉开与PVD的效率差异至0.7%。但是RPD缺点较为明显,第一:设备产能较低(百MW投资高)导致售价高 ,第二:RPD主要核心部件为住友把持,成本较高,第三:RPD的靶材受制于住友专利问题销售限制性较大,并且成本过于高昂。
  
  总的来说短期之内HJT电池扩产技术主要以PVD为主,主要是PVD设备较为成熟,价格便宜,同时设备较为稳定,产能完全可以做到6000pcs以上,德国冯阿登纳公司今年已经推出产能8000pcs设备,主要采用直流磁控溅射工艺,部分厂家引入了射频磁控溅射工艺。但现阶段常州捷佳创/台湾精曜已经开始开发6000pcs以上产能设备,预计2020年推出,在产能翻倍同时成本不会成倍增加。其次国内靶材公司已经开发出住友相关使用于HJT的高效靶材,靶材成本大幅下降。随着RPD设备国产化与产能放大化,再匹配国产蒸镀靶材后RPD将会显现出一定的优势,未来仍会存在PVD与RPD之争。
  
  丝网印刷:国际主流的厂商有Baccini、ASYS、DEK,国内厂商有迈为股份、科隆威、捷佳伟创。HJT和PERC电池采用同样的印刷设备,最大的区别在于HJT印刷原料为低温银浆,目前苏州晶银生产的新一代正面银浆已经打破了低温银浆被外国企业垄断的局面。
  
  设备增量空间百亿
  
  HJT工序中PECVD、PVD价值可以占70%。目前HJT产线核心设备(CVD和PVD)总价值在700-1300万美元/100MW之间,其余设备(入料管控、自动化、印刷、烧结、测试和筛选等)则在300-500万美元之间。以REC新加坡600MW产线为例,PECVD要6台,PVD单机产能大一些,要5台。100MW 设备投资1亿人民币,一台PECVD+PVD要7000万。
  
  未来设备单GW设备总价有望降到5亿元或5亿以下,主要通过;
  
  ①提高设备产能,如设备产能提升50%而单价仅上升10%:目前制绒、PVD、印刷三道产能可达8000片/时,主要挑战在CVD(仍是6000片/时),但后续优化技术难度不算太大,CVD设备沉积腔里都不需要变,只要将一些传输设备及机械进行优化,产能就可以翻倍。
  
  ②优化工艺设计,缩短周期:除了设备的单纯制造产能外,降低资本支出的途径还包括以下几点:工艺反应器的平行化、PECVD和PVD的单个承载工艺、在线工艺和通过合理系统设计缩短工艺周期。例如,在INDEPtec的技术里,单个空腔承载允许硅片处在同一个承载上,前表面和背面a-Si:H可以同时进行沉积,即缩小了空间又能实现自动化。
  
  依据厂商HJT产能的规划数据,目前全球已实现稳定产能约3.14GW,明年规划投产15GW以上,预计实际投产10GW左右,那么由此带来HJT设备增量空间在60-80亿。
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关键词: 电池 非晶硅
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