单晶、多晶的可靠性与经济性比较分析

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正极材料单晶和多晶

正极材料单晶和多晶

正极材料单晶和多晶正极材料是锂离子电池中的关键组成部分,其性能直接影响着电池的能量密度、循环寿命和安全性能。

正极材料的选择和优化对于提高锂离子电池的性能至关重要。

在正极材料中,单晶和多晶两种结构具有各自的特点和优势。

一、单晶正极材料单晶正极材料是指由单一晶体组成的材料。

单晶材料具有高度有序的晶体结构,其晶粒内部无晶界存在,因此具有较高的电导率和离子扩散速率。

单晶结构的正极材料具有以下特点:1. 较高的电导率:单晶结构的正极材料由于晶粒内部无晶界,电子和离子在晶体内的传输速率较高,从而提高了电池的放电性能和功率密度。

2. 优异的循环寿命:单晶结构的正极材料具有较低的内部应力和较好的结构稳定性,能够有效抑制材料的容量衰减和结构破坏,从而提高了电池的循环寿命。

3. 优越的安全性能:单晶结构的正极材料由于具有较低的内部应力和较好的结构稳定性,能够有效抑制材料的热失控和热失稳现象,提高了电池的安全性能。

二、多晶正极材料多晶正极材料是指由多个晶粒组成的材料。

多晶材料由于晶粒之间存在晶界,其电导率和离子扩散速率相对较低。

多晶结构的正极材料具有以下特点:1. 较低的成本:多晶材料的制备工艺相对简单且成本较低,能够降低电池的制造成本。

2. 较高的比容量:多晶结构的正极材料具有较大的比表面积,能够提供更多的活性物质与锂离子进行反应,从而提高电池的比容量。

3. 较好的可充放电性能:多晶结构的正极材料由于具有较大的比表面积和较好的离子扩散性能,能够提高电池的可充放电性能和循环寿命。

三、单晶与多晶的比较单晶和多晶正极材料各自具有一定的优势和劣势,具体选择应根据电池的要求和应用场景来决定。

一般来说,单晶正极材料适用于对电池放电性能和循环寿命要求较高的场合,如电动汽车、储能系统等;而多晶正极材料适用于对电池比容量和成本要求较高的场合,如移动通信、便携电子设备等。

总结起来,正极材料是锂离子电池中至关重要的组成部分,单晶和多晶两种结构各具特点。

单晶硅与多晶硅的应用和区别

单晶硅与多晶硅的应用和区别

1单晶硅与多晶硅的应用和区别多晶硅是生产单晶硅的直接原料,是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。

被称为“微电子大厦的基石”。

在太阳能利用上,单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。

虽然从目前来讲,要使太阳能发电具有较大的市场,被广大的消费者接受,就必须提高太阳电池的光电转换效率,降低生产成本。

从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料(包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜)。

从工业化发展来看,重心已由单晶向多晶方向发展,主要原因为;[1]可供应太阳电池的头尾料愈来愈少;[2] 对太阳电池来讲,方形基片更合算,通过浇铸法和直接凝固法所获得的多晶硅可直接获得方形材料;[3]多晶硅的生产工艺不断取得进展,全自动浇铸炉每生产周期(50小时)可生产200公斤以上的硅锭,晶粒的尺寸达到厘米级;[4]由于近十年单晶硅工艺的研究与发展很快,其中工艺也被应用于多晶硅电池的生产,例如选择腐蚀发射结、背表面场、腐蚀绒面、表面和体钝化、细金属栅电极,采用丝网印刷技术可使栅电极的宽度降低到50微米,高度达到15微米以上,快速热退火技术用于多晶硅的生产可大大缩短工艺时间,单片热工序时间可在一分钟之内完成,采用该工艺在100平方厘米的多晶硅片上作出的电池转换效率超过14%。

据报道,目前在50~60微米多晶硅衬底上制作的电池效率超过16%。

利用机械刻槽、丝网印刷技术在100平方厘米多晶上效率超过17%,无机械刻槽在同样面积上效率达到16%,采用埋栅结构,机械刻槽在130平方厘米的多晶上电池效率达到15.8%。

多晶硅与单晶硅的差别请问多晶硅与单晶硅的差别是什么?国内有那些厂家在生产这两种产品?多晶硅是单质硅的一种形态。

熔融的单质硅在过冷条件下凝固时,硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核,如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒,则这些晶粒结合起来,就结晶成多晶硅。

正极材料单晶和多晶

正极材料单晶和多晶

正极材料单晶和多晶
正极材料是锂离子电池中最重要的组成部分之一,它们的性能直接影
响到电池的性能和寿命。

正极材料可以分为单晶和多晶两种类型,它
们各有优缺点。

单晶正极材料是由单个晶体组成的,具有高的能量密度和较长的寿命。

它们的晶体结构非常有序,因此具有较高的电导率和较低的内阻。


晶正极材料的缺点是制造成本较高,生产过程也比较复杂。

此外,单
晶正极材料的晶体结构非常脆弱,容易受到机械损伤和热膨胀的影响,从而导致电池性能下降。

多晶正极材料是由许多小晶体组成的,具有较低的制造成本和较高的
机械强度。

多晶正极材料的晶体结构不太有序,因此电导率和内阻较高,能量密度和寿命也相对较低。

多晶正极材料的优点是制造成本低,生产过程简单,可以大规模生产。

此外,多晶正极材料的晶体结构比
较松散,容易承受机械损伤和热膨胀,从而提高了电池的稳定性和可
靠性。

在实际应用中,单晶正极材料和多晶正极材料都有各自的应用场景。

单晶正极材料适用于高端电池产品,如电动汽车、无人机等,因为它
们需要高能量密度和长寿命。

多晶正极材料适用于低端电池产品,如
移动电源、充电宝等,因为它们需要低成本和大规模生产。

总的来说,正极材料的选择应该根据电池产品的实际需求和市场定位来确定。

单晶正极材料和多晶正极材料都有各自的优缺点,我们需要根据实际情况进行选择,以达到最佳的性能和成本效益。

光伏组件选型:单晶、多晶的可靠性与经济性比较分析

光伏组件选型:单晶、多晶的可靠性与经济性比较分析

光伏组件选型:单晶、多晶的可靠性与经济性比较分析光伏组件选型:单晶、多晶的可靠性与经济性比较分析本文摘要:单晶硅片与多晶硅片在晶体品质、电学性能、机械性能方面有显著差异。

下面的图1是晶体硅光伏产业链的完整图示,从硅料到硅棒、硅片、电池、组件再到系统。

如图中红色边框标示,单晶和多晶的差别主要在于原材料的制备方面,单晶是直拉提升法,多晶是铸锭方法,后端制造工艺只有一些细微差别。

单多晶硅片性能对比单晶硅片与多晶硅片在晶体品质、电学性能、机械性能方面有显著差异。

下面的图1是晶体硅光伏产业链的完整图示,从硅料到硅棒、硅片、电池、组件再到系统。

如图中红色边框标示,单晶和多晶的差别主要在于原材料的制备方面,单晶是直拉提升法,多晶是铸锭方法,后端制造工艺只有一些细微差别。

图1晶体硅光伏产业链图示晶体品质差异图2展示了单晶和多晶硅片的差异。

硅片性质的差异性是决定单晶和多晶系统性能差异的关键。

左图是单晶硅片,是一种完整的晶格排列;右图是多晶硅片,它是多个微小的单晶的组合,中间有大量的晶界,包含了很多的缺陷,它实际上是一个少子复合中心,因此降低了多晶电池的转换效率。

另一方面,单晶硅片的位错密度和金属杂质比多晶硅片小得多,各种因素综合作用使得单晶的少子寿命比多晶高出数十倍,从而表现出转换效率优势。

图2单晶硅片与多晶硅片外观图示单晶是一种完整的晶格排列,在同样的切片工艺条件下表面缺陷少于多晶,在电池制造环节,单晶电池的碎片率也是小于1%的,通常情况下是0.8%左右。

单晶硅片可以稳定应用金刚线切割工艺,显著降低切片成本,并提高电池转换效率。

对多晶而言,晶体结构的缺陷导致在电池环节的碎片率一般大于2%,并且硅片切割工艺的改进难度很大,因为它没法用金刚线切割,只能用传统的砂线来切,成本上基本没有多大的下降空间。

电学性能差异图3是单多晶的少子寿命对比。

蓝色代表少子寿命较高的区域,红色代表少子寿命较低的区域。

很明显,单晶的少子寿命是明显高于多晶的。

单晶和多晶太阳能电池板的区别和优劣势分析

单晶和多晶太阳能电池板的区别和优劣势分析

单晶和多晶太阳能电池板的区别和优劣势分析导语:目前市场上主流应用的电池板分为:1、单晶太阳能电池板。

2、多晶太阳能电池板。

3、薄膜太阳能电池板。

他们三者的区别在于:1、单晶太阳能电池板单晶硅太阳能电池的光电转换效率为18%左右,最高的达到24%,这是所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命可达25年。

(如下图,单晶硅的电池板中的电池片四角是圆滑的!有弧度的。

)2、多晶太阳能电池板多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约16%左右。

从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。

从性能价格比来讲,单晶硅太阳能电池还略好。

(如下图,多晶的电池片是没有圆角的。

和单晶的很好区分)3、薄膜太阳能电池板非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,工艺过程大大简化,硅材料消耗很少,电耗更低,它的主要优点是在弱光条件也能发电。

但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右,且不够稳定,随着时间的延长,其转换效率衰减。

再来看看组成部分:1、钢化玻璃,2、EV A 3、电池片4、EV A 5、背板6、铝合金保护层压件7、接线盒8、硅胶。

具体这些部件的作用是什么,让我们另外单独讲。

1、单晶太阳能电池板单晶电池板组成部件是一样的,只是它的电池片是单晶硅制作而成。

(Q:单晶硅是什么?A:硅的单晶体。

具有基本完整的点阵结构的晶体。

不同的方向具有不同的性质,是一种良好的半导材料。

纯度要求达到99.9999%,甚至达到99.9999999%以上。

用于制造半导体器件、太阳能电池等。

用高纯度的多晶硅在单晶炉内拉制而成。

) , 单晶硅的优势在于转换率比多晶硅高,在相同的面积下,能发更多电!降低了土地租金和支架成本。

单晶VS多晶:谁主沉浮?

单晶VS多晶:谁主沉浮?

多晶VS单晶:谁主沉浮?吕东更多文章请关注微信公众号“光伏新闻”,在添加朋友中,查询公众账号“光伏新闻”,点击关注。

【导言】单晶VS多晶,谁将胜出?这个问题一直都在困扰着硅片企业的决策层,自作者从事光伏行业以来,硅片企业的决策层就想知道这个问题的答案。

那么,单晶VS多晶:谁主沉浮?我们先从成本(投资回报率)、技术、市场角度分析一下单晶、多晶各自的优劣。

【单晶组件回报周期VS多晶组件回报周期】从图1我们可以看出,在单晶效率19.2%、多晶效率18.0%等基础数据上,单晶组件投资回报周期比多晶组件投资回报周期短0.4年,单晶更具成本优势,单晶的竞争力更强。

图1.单多晶组件收益对比【单晶VS多晶】一、基本性能。

单晶顾名思义,整个硅棒或硅片是一个晶体。

原子规则排列、晶格完美,单一晶向,无晶界,位错密度极低,少子寿命高,金属杂质含量较低。

多晶顾名思义,整个硅锭或硅片由若干个单晶体构成,晶向不规则,分布有大量晶界,金属杂质含量比单晶高。

从上表中我们可以看到,单晶位错密度低,铁杂质少,但氧含量高,从基本性能看,单晶VS多晶,单晶更有优势;二、铸锭与拉晶成本。

多晶一炉投料量目前主流在800KG左右,成品率可以达到74%,未来可以很容易的达到1000KG甚至更多,赛维早在09年就铸出了1000KG的硅锭,而且铸锭是免维护,一月清炉一次,一个铸锭工可以看15台铸锭炉;目前单晶一炉投料量在250KG 左右,拉单晶时对操作人员的要求高,一炉一小清,三炉一大清,一个拉晶工看三台炉子,会非常辛苦,也损坏员工健康如视力等。

另外,多晶对硅料要求不严格,单晶对料要求非常严格。

目前单晶的成本虽有所降低,但无法和多晶比。

从铸锭与拉晶成本看,单晶VS多晶,多晶更有优势;三、切片成本。

金刚线切片工艺可以切的更薄、成本更低。

单晶硅片已经普及了金刚线切片工艺,多晶硅片尚未克服技术难题,在金刚线切片技术上,单晶硅片已占有领先优势,但是多晶只要制绒工艺获得突破,也可以应用于金刚线切片。

单晶与多晶的对比及能源发展的未来

单晶与多晶的对比及能源发展的未来

多晶成本构成
铸锭成本:包括了坩埚、能耗、设备折旧、人工等成本,仍存在一定优化 空间,折算0.19元/片; 切片成本:包括砂~45%、线~15%、液~20%、其他~20%,约1.35元/片, 通过工艺优化,能够降低到1元/片。
若采用金刚线,则成本构成就只有线、液、其他三项,且切割速度可以得 到提高,切片成本能够降低至0.9元/片以下,那么多晶的铸锭和切片成本 之和可与单晶拉晶成本持平。
需要的关键新能源技术
1煤炭清洁利用-缓兵之计,不解决根本性问题 超超临界燃煤发电效率已经接近50%,燃气轮机发电超过60%,但发电越多, 二氧化碳排放就越多; 2电力电子-关键性辅助技术,提高电力利用效率,有较大发展空间; 3储能技术-阶段性辅助技术,提高电力利用效率,有较大发展空间; 4风电-清洁能源,局限性较大,不适合广泛使用; 5核能-清洁能源,目前的核裂变核能技术存在核燃料有限、核废料难处理的问
光伏发电技术发展路线图
中国科学院发布的中国能源科技路线图预计,到本世纪末,以太阳能为主的清 洁能源将替代化石能源成为我国的主要能源,合适的太阳能技术路线是实现这 一目标的关键,相应的电池技术需要同时具有较高的转换效率、性能稳定、原 材料广泛、适合大规模生产等特点。
1晶体硅太阳能电池 占全部太阳能市场份额的90%以上,目前多晶硅占65%,单晶硅占35%,最
单晶与多晶的对比及能源 发展的未来
发展新能源的紧迫性
不谋万世者,不足谋一时,不谋全局者,不足谋一域。 目前,全人类已基本达成了一个共识:人类自工业化以来不断快速增长的 化石能源消耗极大的助长了温室效应,使得大气及海洋洋流活动日益紊乱,造 成海平面上升以及全球性气候异常等严重后果,已经开始威胁人类的未来。 为了应对日益增长的能源需求,发展新能源、优化能源结构是唯一的出路。

单晶vs多晶谁领风骚?

单晶vs多晶谁领风骚?

单晶vs多晶谁领风骚?单晶硅⽚好还是多晶硅⽚好?这个问题本⾝由于各⽅利益、⽴场的不同,很容易引发诸多⼝⽔。

我并不希望我⽂后的评论是站在各种利益⽴场上的谩骂,⽽是基于数据、基于事实的理性讨论。

作为我⾃⼰,更要在这篇⽂章中谨⾔慎⾏的讨论,披露⼤量我们调研获得的并且经过多⽅核验的宝贵数据,努⼒保障每⼀个结论不是臆想武断的断⾔,⽽是经得起推敲,经得起实践与时间检验的可信结果。

为何要写这篇⽂章?这篇⽂章中的数据得来不易,是通过参加产业会议、参加企业发布会、多次内部调研以及电话调研才反复核验得出的数据。

这篇⽂章的结论,不为任何⼚家站台,不为任何利益站台,我们只为事实说话。

通过这篇⽂章我希望把明年的光伏产业讨论的更加充分清晰⼀些,写⼀篇有分量、有含⾦量的产业⽂章,以对产业内外的朋友提供⼀些有价值的指引,对产业内的朋友未来的投资决策提供⼀些有⼒的数据⽀撑。

熟悉我的朋友都会知道我对光伏产业有⼀份独特的热爱,⾃⼰在鄂尔多斯的故乡恰好位处矿区,因为煤炭开采⽽把记忆中的家乡变得⾯⽬全⾮,我痛恨煤炭,所以我热爱光伏。

我很希望我们的思考能对朋友们提供有价值的观点,如真能如此,我便⼼满意⾜。

观点澄清:观点澄清:最近两年来,在隆基股份这家公司的推动下,单晶硅⽚的技术路线取得了⼀些列更为瞩⽬的突破,促使光伏平价化向前迈出扎扎实实的⼀步。

所以我的很多⽂章中对这家公司也是褒奖有加,往⼤了说,隆基股份是⼀家对全⼈类的能源清洁化利⽤都有巨⼤贡献的好公司。

然⽽,在⼆级市场中,好公司≠好估值;好公司≠⼀定能买。

从投资的⾓度,我们确定⼀家公司能不能投资不能简单定性分析这家公司的好与坏,还要结合这家公司的估值⽔平来看。

由于今年以来隆基股份已经出现了较⼤涨幅,风险是涨出来的,机遇是跌出来的,对⽐美股上市的⼀些光伏龙头企业,隆基股份的估值安全边际要相对低很多。

:正⽂部分正⽂部分:最近两年光伏产业所取得的技术进步远⽐前⼏年更令⼈瞩⽬,本以为光伏产业经过⼏⼗年的发展,转换效率趋于极限,效率的提升会越来越难,却没想到光伏产业在产业化技术⽅⾯经过多年的平淡以后,突然出现加速发展的势头,往年,60⽚标准组件的功率按照每年5W的速度提升,⽽在最近两年间,我们可以见证到组件功率会按照每年20W的速度在提升。

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单晶、多晶的可靠性与经济性比较分析/technical_papers/Photovoltaic_module _selection_a_comparison_of_the_reliability_and_economy单多晶硅片性能对比单晶硅片与多晶硅片在晶体品质、电学性能、机械性能方面有显著差异。

单晶和多晶的差别主要在于原材料的制备方面,单晶是直拉提升法,多晶是铸锭方法,后端制造工艺只有一些细微差别。

晶体品质差异图2 单晶硅片与多晶硅片外观图示图2展示了单晶和多晶硅片的差异。

硅片性质的差异性是决定单晶和多晶系统性能差异的关键。

左图是单晶硅片,是一种完整的晶格排列;右图是多晶硅片,它是多个微小的单晶的组合,中间有大量的晶界,包含了很多的缺陷,它实际上是一个少子复合中心,因此降低了多晶电池的转换效率。

另一方面,单晶硅片的位错密度和金属杂质比多晶硅片小得多,各种因素综合作用使得单晶的少子寿命比多晶高出数十倍,从而表现出转换效率优势。

单晶是一种完整的晶格排列,在同样的切片工艺条件下表面缺陷少于多晶,在电池制造环节,单晶电池的碎片率也是小于1%的,通常情况下是0.8%左右。

单晶硅片可以稳定应用金刚线切割工艺,显著降低切片成本,并提高电池转换效率。

对多晶而言,晶体结构的缺陷导致在电池环节的碎片率一般大于2%,并且硅片切割工艺的改进难度很大,因为它没法用金刚线切割,只能用传统的砂线来切,成本上基本没有多大的下降空间。

电学性能差异图3 单晶与多晶少子寿命分布比较图3是单多晶的少子寿命对比。

蓝色代表少子寿命较高的区域,红色代表少子寿命较低的区域。

很明显,单晶的少子寿命是明显高于多晶的。

机械性能差异图4 单晶硅片与多晶硅片机械性能比较图4是单晶硅片和多晶硅片的机械性能电脑分析对比数据。

可以看出,多晶硅片的最大弯曲位移比单晶硅片低1/4,因此在电池的生产和运输过程中更容易破碎。

我们今天讲电站的质量问题,很重要的一点,组件在运输安装过程中可能产生电池片破碎、隐裂等问题,相对多晶而言,单晶在运输中的抗破坏性能比较好。

另外,在电站长期的高低温交替过程中,多晶组件更容易发生隐裂,这样就降低了组件的输出功率。

单多晶电池对比晶硅电池发展历程1839年,法国科学家贝克雷尔发现液体的光生伏特效应。

1917年,波兰科学家切克劳斯基发明CZ技术,后经改良发展成为太阳能用单晶硅的主要制备方法。

1941年,奥尔在硅材料上发现了光伏效应。

1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池。

1955-1975年,由于单晶电池成本较高,产业界不断致力于降低晶体制造成本,并提出铸锭单晶工艺。

1976年,铸锭单晶技术失败,德国瓦克公司率先将铸锭多晶用于太阳能电池生产,牺牲晶体品质以降低发电成本。

2005-2010年,多晶电池技术基于相对便宜的成本快速扩大份额。

2013年,松下HIT单晶电池转换效率达到25.6%,突破了光伏产业界最高理论效率极限,人们再次评估各种技术的性能和成本区间。

2013-2015年,连续快速拉晶技术和金刚线切片技术的导入使得单晶组件成本与多晶组件成本差距缩小到3%以内,采用单晶组件与采用多晶组件的电站单位投资成本持平。

预计到2016年,随着PERC等高效技术的应用,单晶组件与多晶组件成本将达到一致。

转换效率对比影响转换效率的3项主要参数是:Voc(开路电压)、Isc(短路电流)、FF(填充因子),公式为:Eta=Voc×Isc×FF从光电转换效率参数分解来看,单晶电池的各项参数全面领先于多晶,详见表1。

一般来讲目前工艺下国内单晶电池量产效率是19.55%左右,做得好的话可以达到19.8%-19.9%,取决于它是三栅线还是四栅线;多晶电池量产效率一般是18.12%左右。

表2是单晶电池和多晶电池在量产层面转换效率发展潜力的数据,单晶优势非常明显。

在实验室记录方面,单晶技术潜力的优势更加显著。

多年前澳大利亚新南威尔士大学开发出的P型单晶硅电池(PERL)最高转换效率可达25% ,这一纪录多年没有被打破。

PERL与我们现在做的PERC差别就在于,PERL在BSF上不使用铝扩散,而是采用了硼扩散,因此转换效率比PERC更高一点。

目前SunPower开发出的N型单晶硅IBC 电池的最高转换效率达25% ,松下N型单晶硅HIT异质结电池转换效率高达24.7% ,去年推出的“HIT+IBC”电池的效率高达创记录的25.6% (Panasonic)。

以上数据全部是基于单晶硅技术的实验室记录,而多晶硅电池最高实验室转换效率仅为20.8% ,差别是比较大的。

单晶硅电池在各项主要参数上均全面高于多晶硅电池,在未来高效率发展方面具有更大的潜力。

下图5是单多晶量子效率的对比,结果显示单晶电池无论是在短波还是近红外波段,量子效率都明显高于多晶。

这主要是由于多晶硅片存在较高的晶界和位错缺陷,少子寿命普遍低于单晶。

图5 单多晶量子效率比较单多晶弱光响应能力比较制程差异在制程方面,单晶比多晶更环保、成本更低。

电池的制程工艺包括制绒、扩散、刻蚀、镀膜、印刷、烧结等,单晶电池和多晶电池的制备工艺主要差别在制绒环节,其余环节仅仅是控制标准的差异。

单晶制绒采用碱溶液腐蚀,腐蚀过程中产生硅酸盐和氢气副产物,通过应用制绒辅助液代替或部分代替异丙醇(IPA),可实现更低的BOD、COD污水排放,且单晶制绒体系对于设备硬件的要求很低,更容易实现环保和工艺控制。

多晶采用酸溶液腐蚀,需要使用高浓度的硝酸和氢氟酸,主要副产物为氟硅酸和NOx,而Nox是一种很难彻底处理的大气污染物,考虑到这些因素,需要使用严格封闭的自动化设备。

多晶制绒的设备购置和维护成本远高于单晶。

温度系数对比单晶材料没有晶界,材料纯度高,内阻小,温度升幅较小;另一方面,多晶电池的光电转换效率较低,它将更多的光能转换为热能而非电能,也导致多晶的温度升高更明显。

在最高光强下,单晶工作温度比多晶低5~6℃左右,部分地区的多晶工作温度可以比单晶高出10℃以上,因而多晶的功率损失较大,单晶的功率损失较小。

从温度系数本身来看,单晶温度系数是略低于多晶的,因此同样升高1℃的情况下单晶功率损失也少于多晶。

PERC电池技术简述几年前光伏工业界把高效电池的注意力主要放在选择性发射极电池技术?现在业内不再做选择性发射极电池而更加关注PERC电池,因为选择性发射极电池主要是提高了短波段吸收能力,但是反映在组件上,由于EVA本身吸收的也是紫外光的短波段,所以它在组件方面没有体现出明显优势,选择性发射极技术就被淘汰了。

而PERC电池主要是表现在近红外、红外波段的吸收,而EVA不吸收红外波段的太阳能,所以PERC技术更好的把电池效率的提升反应到到组件效率的提升。

图6 PERC电池结构与工艺图示PERC电池具有以下特点:①电池效率绝对值在单晶上可提高1%,在多晶上可提高0.5%,因此在单晶上采用PERC技术优势更大。

② PERC技术具有与现有产线兼容度高,易于进行产线升级,并可降低电池片每瓦成本。

③ PERC电池已经成为行业主流技术并逐步替代常规电池。

④通过工艺优化,在近1-2年内可逐步将量产效率提升至21%,SolarWorld公司近期在实验室的P型单晶硅PERC电池效率已经达到了21.7%。

以上所述的为P型PERC电池技术,下一代的N型PERC技术,不仅可以解决LID的问题,而且量产转换效率可以进一步提升至22%。

乐叶光伏2015年下半年将会在合肥基地量产高效PERC单晶电池组件,接下来在江苏泰州将会新增2GW的PERC电池产能。

IBC电池技术简述IBC电池也是采用N型单晶硅片生产,目前实验室最高效率可达到25%,量产平均效率23%。

从图8可以看到,IBC电池正面没有栅线,所有的栅线全部集中在后面。

它最大的特点是制程比较复杂,目前有十六七道的制程工艺,成本比较高昂,限制了该技术的发展。

目前工业界着重开发低成本IBC技术。

松下将IBC和HIT技术相结合,创造了新的转换效率世界纪录,高达25.6%。

它的开路电压达到740mV,Jsc是41.8mA/cm2,FF是82.7%,硅片厚度是150μm。

IBC电池的应用示例:阳光动力2号采用高效N型IBC单晶电池覆盖机翼,转换效率23%,完全依靠太阳能电力完成环球飞行。

图7 HIT电池结构图示图8 IBC电池结构图示图9 HIT + IBC电池参数图示图10 IBC电池在飞机上的应用图11 ITRPV对电池技术发展趋势的预测电池技术发展趋势预测①未来单晶的市场份额将逐步超越多晶。

② N型高效电池的市场份额将逐步升高,取决于N型电池成本降低的速度。

③ PERC电池的市场份额将在2018年后超越目前常规电池,且份额将逐步扩大。

④ PERC电池将有很长的生命周期,在相当长一段时间内和N型电池共存于市场中。

单多晶电站投资收益对比目前60片封装的高功率组件,单晶量产功率为275W,多晶量产功率为260W,单晶组件价格为4.11元/W左右,多晶为3.98元/W左右。

由于单晶组件在每个方阵中使用的数量较少,有效节约了支架、夹具、汇流箱、光伏电缆、基础工程、安装工程等,因此在总的投资成本上,单晶系统与多晶系统基本相同。

具体的分析数据下表3所示。

在电站营运层面,单晶比多晶能节约5%的土地租金和6%的运维成本,而单晶每瓦发电量至少比多晶高3%,那么在25%资本金比例、15年贷款年限的融资结构下,我国中部地区投资单晶电站的资本金内部收益率IRR会比投资多晶电站高出至少2.78%以上。

发电量和长期可靠性对比目前为止经历过长期运行考验的电站绝大多数采用单晶组件,典型案例包括:① 1982年,欧洲第一个并网光伏系统在瑞士建成,采用单晶组件,装机容量10KW,年均衰减0.4%。

② 1984年,加州1MW光伏电站采用单晶组件,至今仍运行完好。

③ 1984年,兰州最早的光伏电站采用单晶组件,年均衰减0.37%。

④ 1994年,浙江宁波最早的单晶电站,21年总功率衰减13.1%。

⑤德国至今已运行18年的MW级屋顶电站,采用西门子单晶组件年衰减约0.4%,至今无质量问题。

⑥“寻找最美老组件”首站云南,屋顶单晶系统运行接近30年,最近15年修正光衰不超过8%。

目前国内有大量的电站运行实例,证明在同一地区、同样的建设条件和BOS条件下,每瓦单晶发电量显著高于多晶,典型案例包括:①青岛隆盛光伏车棚,单晶每瓦发电量比多晶高6.6%。

②中山大学《六种太阳电池光伏阵列实际发电性能比较》(2008.1-2008.7)证实每瓦单晶发电量比多晶高5.7%。

③浙江大学硅材料重点实验室试验数据(2013.7-2014.6):同样标称容量的单晶发电量比多晶高7%以上。

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