PERC, TOPCon, HJT: ¡Tres rendimiento técnico, costo, comparación de procesos!

1. Comparación de tres potenciales tecnológicos de baterías

Hasta el momento, hay 3 rutas técnicas, PERC la batería es la ruta técnica más convencional, representando el 90 % o más, y TOPCon y HJT están en aumento.

Máxima eficiencia teórica:

la batería PERC es del 24,5 %;

TOPCon se divide en dos tipos, uno es de un solo lado (solo la superficie posterior está hecha de pasivación de polisilicio) 27,1% y TOPCon de dos lados (la superficie frontal también está hecha de polisilicio) 28,7%;

HJT doble cara 28,5%.

Máxima eficiencia de laboratorio:

PERC es 24%;

TOPCon es del 26%, que es el récord de un laboratorio con un área pequeña de 4 cm en Alemania. De un área grande, la eficiencia de comercialización más alta de Jinko es 25.4%;

La comercialización de HJT es LONGi M6 alcanzó el 26,3%.

Eficiencia nominal de la línea de producción (para el informe de publicidad propia de la línea de producción, algunos factores pueden no ser considerados):

PERC es 23%; TOPCon es 24,5%; HJT es 24,5%.

Según la potencia de los componentes en el mercado, a veces se dice que la eficiencia de la prueba es muy alta, pero la potencia de los componentes no es muy alta. Una posibilidad es que la CTM sea baja y la eficiencia sea falsamente alta.

Si inferimos la eficiencia de la batería de CTM u003d 100% y observamos 72 piezas de baterías M6, las obleas de silicio de diferentes tamaños no son iguales, PERC es 22.8%, TOPCon es 23.71% y HJT es 24.06%. De hecho, realmente refleja la realidad de la eficiencia de observación del lado del componente.

Tasa de rendimiento de la línea de producción: TOPCon es del 98,5%, y la diferencia en las transmisiones de varias empresas es relativamente grande, oscilando entre el 90 y el 95%; HJT es alrededor del 98%.

Número de procesos: PERC es de 11 procesos; TOPCon son 12 procesos; HJT es de 7 procesos, y convencional es de 5 procesos. Si se hace bien, más la limpieza previa y el decapado, serán 7 procesos.

Idoneidad de la hoja:

PERC es de 160-180 μm, y las obleas de silicio de gran tamaño son 182/210 o 170-180 μm. El tamaño pequeño puede alcanzar los 160 μm;

TOPCon es muy similar a PERC, 160-180 μm;

HJT tiene una aplicación a gran escala de 150 μm, y no hay problema para lograr 130 μm. Algunas empresas han anunciado que es más difícil llegar a 120 μm, pero el manipulador se adaptará después de la mejora en el futuro.

Tamaño de oblea: todos son de tamaño completo, solo de acuerdo con la demanda del mercado. Es muy difícil para TOPCon alcanzar 210 porque hay demasiados procesos de alta temperatura.

Compatibilidad: La compatibilidad TOPCon y PERC son principalmente compatibles, es decir, añadiendo dos o tres dispositivos. HJT es básicamente incompatible.

Inversión en equipos: PERC es de 180 millones/GW, TOPCon es de 250 millones/GW y HJT es de 350 millones/GW.

Precio del módulo: El PERC en el mercado se basa en el 100 %, TOPCon tiene una prima del 5 % y HJT tiene una prima del 10 %.

Escalabilidad técnica:

En esta etapa, PERC de doble cara y TOPCon pueden industrializar PERC de una sola cara. Seguimos el estricto CTM100, principalmente entre 23,7% y 24%;

La producción en masa de HJT amorfo de doble cara es del 24,3% y la eficiencia equivalente inversa es de aproximadamente el 24%. En la siguiente etapa, HJT2.0 puede alcanzar el 25%, 3,0 a 25,5%.

Algunas empresas en TOPCon reclaman el 24,5% este año, el 25% el próximo año y el 25,5% el año siguiente. Desde un punto de vista técnico, la mejora de la eficiencia no se logra acumulando eficiencia en la línea de producción, sino mediante el diseño técnico.

TOPCon quiere mejorar aún más. Si solo se pasiva en la superficie posterior, es relativamente difícil. Es posible pasivar ambos lados, y la superficie frontal del pasivado de doble cara también debe ser más gruesa. La idea es hacer que la superficie frontal sea muy delgada y usar ITO después de que la conductividad sea baja. La pasta de metal no se quemará y se puede realizar una pasivación de doble cara. La llamada batería POLO no tiene éxito en el extranjero y es fabricada por institutos de investigación en los Países Bajos o Alemania. , la eficiencia más alta es solo del 22,5%.

Otra posibilidad es que después de realizar la pasivación en la parte posterior, la superficie frontal se pasiva parcialmente, y la razón por la que no se pasiva toda la superficie es que si el polisilicio es grueso, habrá una pérdida relativamente grande y la pérdida de absorción de luz es muy grande. Los lugares sin electrodos deben eliminarse y los lugares con electrodos que no están expuestos a la luz se pueden hacer. Es muy difícil hacer una película de pasivación de polisilicio local. Hasta el momento, no se han producido tales células en ningún laboratorio o línea de prueba piloto.

Esto es solo un diseño, y la muestra del modelo no ha salido, por lo que es imposible verificar en qué estado está hecho. Ahora solo el camino de mejora de la eficiencia del desarrollo de la tecnología HJT es el más claro.

Me gustaría recordar un punto que según los resultados publicados por LONGi en 2021, se utiliza pasivación policristalina en ambos lados de TOPCon, que es un 28,7%. Si solo se pasiva la superficie posterior y la otra superficie son electrodos P+, solo el 27,1 %. La eficiencia límite teórica unilateral es inferior al 28,7%.

Por qué la eficiencia de la publicación de Longji es mayor queel de Alemania, porque la nueva publicación de Longji se basa en la disminución de la resistencia de contacto causada por su propio mecanismo de película de pasivación 25.1% nuevo, que mejora la eficiencia teórica.

Ahora concéntrese en la ruta de tecnología HJT, las tres rutas de tecnología HJT, esta es toda amorfa, 24.3% y ha sido producida en masa.

El microcristalino de un solo lado (dióxido de silicio microcristalino en la superficie frontal) es del 25 %, todos los cuales han sido probados piloto.

La implementación de la industrialización es 100% HJT2.0. El resultado preliminar de Huasheng es que la eficiencia se puede aumentar a 25,5%-25,6%, y todavía hay margen de mejora, porque todavía está en el comienzo de la depuración.

Las expectativas de la industria de este año son obvias. Para fin de año, la eficiencia de HJT será del 25 %, y Tongwei y otras empresas han transformado sus líneas de producción originales en HJT2.0.

HJT3.0 es hacer silicio nanocristalino en la superficie posterior, que es más difícil pero se puede implementar en el laboratorio. Huasheng está trabajando en este aspecto e introduce HJT en la línea de prueba para hacer silicio microcristalino en la superficie posterior.

A TOPCon también le está yendo bien en 2021. El pequeño chip alemán de 4 cm no solo está estableciendo récords constantemente, sino que también está innovando constantemente en obleas de silicio comerciales domésticas de gran área. Jolywood y Jinko también rompieron el récord mundial de eficiencia de área grande, alcanzando el 25,4 %.

En 2021, de hecho, habrá un gran progreso en la tecnología de baterías TOPCon. La corriente principal obviamente ha aumentado, pero dijimos que hay un problema con TOPCon. Si solo se fabrica un lado, es un diseño realizado por los alemanes en el informe, pero las obleas de silicio tipo N son en realidad estos dos. En China, TOPCon inició la industria. Sin embargo, la tecnología de unión trasera cuadrática de POLO es el TOPCon de doble cara de tipo N. La eficiencia teórica es relativamente alta, pero el proceso de fabricación es muy difícil. Es solo una hipótesis, y no hay resultado de laboratorio.

Si esto se hace en la línea de producción, se mejorará aún más la eficiencia, lo que será muy difícil y aumentará aún más el costo.

Desde PERC hasta enero de 2019, LONGi rompió el nuevo récord mundial de 24,06% en ese momento y no estableció un nuevo récord mundial en los próximos 4 años, lo que demuestra que este tipo de batería está en un cuello de botella y la eficiencia teórica es sólo el 24,5%. De hecho, la eficiencia del 24,0% ya ha sido probada en el laboratorio. Se ha trabajado mucho y la línea de producción actual es solo del 23 %, lo que demuestra que no hay mucho margen de mejora en las baterías PERC.

2. Dificultades técnicas de los tres tipos de baterías

Dificultades técnicas:

10/11 pasos en el proceso PERC, como dos láseres, una expansión de fósforo y recubrimiento de doble cara;

TOPCon agrega dióxido de silicio y proceso de recubrimiento de polisilicio, y se requiere expansión de boro en la parte delantera, pero no hay apertura de láser y hay un método húmedo;

De hecho, HJT solo comienza con la limpieza, el recubrimiento de doble cara de silicio microcristalino o silicio amorfo, luego ITO y luego la sinterización de pantalla de seda. Solía ser muy simple, solo 4 pasos, pero ahora las obleas de silicio aún necesitan ser procesadas. Solía ser un proceso a baja temperatura. en 8 pasos.

De hecho, muchas empresas en TOPCon no dicen mucho al respecto. La primera dificultad es la expansión de boro y la segunda es LPCVD. El revestimiento de un solo lado y el revestimiento de bobinado posterior son más serios y la tasa de rendimiento no es alta.

Este problema se resuelve básicamente después de la expansión de doble cara, pero todavía hay muchos problemas en LPCVD. La pared del tubo se enchapa muy rápidamente. Las cosas de 150 nm están hechas de 10 hornos de 1,5 um, y la pared del tubo se enchapa rápidamente en la pared del tubo. La pared del tubo debe limpiarse con frecuencia, pero el proceso de baja presión El LPCVD debe laminarse, requiere tubos de cuarzo gruesos y debe limpiarse al mismo tiempo, lo cual es un problema relativamente grande.

Ahora se utiliza una carcasa doble, el exterior está laminado y el interior está recubierto con una capa de película. A menudo se saca para la limpieza. Aunque esto es mejor, requiere algunos procedimientos. La llamada tasa de operación se verá afectada porque se requiere mantenimiento.

La expansión real del boro en sí es algo difícil. Los pasos del proceso son relativamente largos, lo que da como resultado una pérdida de rendimiento relativamente grande, y hay algunos problemas potenciales que pueden causar fluctuaciones en el rendimiento y en la línea de producción, quemado por difusión y película de polisilicio quemada por pasta de plata, lo que resulta en daños por pasivación y alto rendimiento. procesos de temperatura que dañan las obleas de silicio;

Una de las dificultades de HJT es que PECVD mantiene la purificación, que debe estar cerca del proceso de semiconductores, y los requisitos de pureza son más estrictos que antes de la difusión TOPCon. Después de HJT2.0 y 3.0, debido a que aumenta la tasa de dilución de hidrógeno, la tasa de deposición debe acelerarse y se introduce alta frecuencia, lo que conducirá auniformidad. disminución del sexo.

Además, también está el tema del costo, cómo reducir la cantidad de pasta de plata y mejorar aún más la estabilidad de la batería.

Dificultad de costo:

TOPCon también tiene puntos débiles, uno es la tasa de rendimiento relativamente baja y el otro es CTM. La baja tasa de rendimiento aumenta el costo, y el CTM es relativamente bajo y la potencia real del componente es significativamente diferente.

También es relativamente difícil mejorar la eficiencia y no hay mucho espacio para mejorar en el futuro, porque la frecuencia del mantenimiento del equipo es relativamente alta;

La dificultad económica de HJT es que el consumo de lodo es relativamente grande. Uno es cómo reducir la cantidad y cómo reducir el precio. Además, la CTM es relativamente baja. Los requisitos de preparación de cristalitos también están involucrados, lo que afecta el costo y la tecnología.

Proceso de elaboración:

Muchas personas me pidieron que enumerara la división de costos. De hecho, no creo que la división de costos sea muy significativa. Puede ver que la reducción de costos depende de la lógica, es decir, qué lógica se usa para reducir el costo.

Compare estos tres procesos, como comparar qué tan alta es la temperatura de estos tres.

PERC tiene 3 procesos de alta temperatura, uno para expansión de fósforo a 850 °C, dos para recubrimiento a 400-450 °C y sinterizado a 800 °C.

Los procesos de alta temperatura TOPCon incluyen expansión de boro a 1100-1300 °C, expansión de fósforo a 850 °C, LPCVD a 700-800 °C, dos recubrimientos a 450 °C y sinterización a 800 °C. Hay muchos procesos de alta temperatura, alta carga de calor, alto consumo de energía y costo.

No se puede ver en la inversión en materiales y equipos, pero de hecho, desde la perspectiva de las facturas de electricidad, es al menos más alto que el PERC. Si HJT no absorbe impurezas, en realidad es 200 °C, PE a 200 °C, sinterización a 200 °C y PVD a 170 °C. Por lo tanto, es una temperatura muy baja y el tiempo de baja temperatura no es largo, porque el tiempo de recubrimiento es muy corto y, a menudo, se recubre con un espesor de 2 nm, 3 nm y 10 nm.

Sin embargo, el tiempo de lixiviación es relativamente largo, lixiviando una placa de soporte durante 8 minutos desde el principio hasta el final. La cantidad de una placa portadora es menor que la de un PECVD tubular, y la difusión del PECVD tubular es de 2400°C o 1200°C, mientras que una placa portadora 12*12u003d144 viaja más rápido pero la cantidad también es pequeña.

Esto es algo comparable, en resumen, la temperatura es relativamente baja. Pero si se realiza una captación rápida de fósforo, el proceso puede alcanzar los 1000 °C, pero la duración es corta, solo 1 minuto, y la carga de calor total es mucho menor que TOPCon.

Veamos nuevamente el proceso húmedo: PERC es 3 veces, TOPCon es 5 veces, HJT solía tener solo una vez de texturizado sin absorber impurezas, y solo un equipo, que es muy simple.

Si se acumula suciedad, lave/elimine el daño antes de que el absorbente lo recoja, hay un terciopelo en la parte posterior, el proceso húmedo es muy corto.

El proceso de vacío de PERC incluye expansión de fósforo y dos PECVD, los cuales también son de vacío, pero el grado de vacío es relativamente bajo y una bomba de varilla es suficiente.

El grado de vacío de TOPCon es relativamente alto y la expansión de fósforo, la expansión de boro, LPCVD y PECVD se realizan dos veces cada vez. El grado de vacío no es alto, y 5 veces de bomba de varilla de vacío son suficientes.

Hay dos procesos HJT, uno es PECVD y el otro es PVD. PVD requiere un grado de vacío relativamente alto y utiliza una bomba molecular, por lo que consumirá más energía en términos de requisitos de vacío.

Todo el proceso depende del costo actual y del proceso de reducción de costos futuros, y el consumo de energía y las pérdidas causadas por el proceso simple serán mucho menores.