Aurinkosähkökennojen valmistusprosessin ja kustannusanalyysin perusteellinen analyysi (osa 2)
Aurinkosähköisten kennojen valmistusprosessin yksityiskohtainen analyysi ja kustannusanalyysi (osa 2)
esittely
Aurinkoenergiateollisuudessa on tapahtunut merkittäviä edistysaskeleita viime vuosikymmeninä, erityisesti aurinkokennojen (PV) alalla. Kehittyvistä teknologioista huolimatta kiteisten piikennojen perusperiaatteet ja ydinrakenteet ovat pysyneet suurelta osin ennallaan. Tässä artikkelissa perehdytään aurinkokennojen valmistusprosessin monimutkaisuuteen keskittyen ydinvaiheisiin, kuten puhdistus, diffuusio, saostus ja metallointi. Lisäksi se analysoi eri teknologioiden, kuten TOPConin, HJT:n ja XBC:n, kustannusvaikutuksia.
Ydinprosessit ja tekniset erot
1. Puhdistus ja teksturointi
Puhdistus ja teksturointi ovat ensimmäinen tärkeä vaihe aurinkokennojen valmistuksessa. Puhdistusprosessissa käytetään emäksisiä liuoksia öljyn, metallikontaminaatioiden ja mekaanisten vaurioiden poistamiseen piikiekon pinnalta, mikä minimoi epäpuhtaudet, jotka voivat vaikuttaa haitallisesti satoon. Teksturointi sitä vastoin käyttää tekniikkaa, jossa piikiekkoja syövytetään pyramidin muotoisen rakenteen luomiseksi, joka lisää pinta-alaa ja vähentää merkittävästi valon heijastushäviöitä.
Vallitseva puhdistusmenetelmä on märkäkäsittely, jossa käytetään kemiallisia liuoksia epäpuhtauksien liuottamiseksi. Nykyiset puhdistuslaitteet sisältävät yhden kiekon ja erän puhdistusjärjestelmät. PERC- ja TOPCon-tekniikoissa puhdistus- ja teksturointivaiheet ovat samanlaiset; HJT-tekniikka vaatii kuitenkin erilaisia laitteita alhaisen lämpötilan käsittelyvaatimusten vuoksi. Japanilaiset yritykset hallitsevat puolijohdepuhdistuslaitteiden markkinoita, mutta kotimaiset valmistajat, kuten Jiejia Weichuang ja Beifang Huachuang, ovat nopeasti kuromassa kiinni.
2. Diffuusio ja liitosmuodostus
Diffuusio ja liitoksen muodostuminen sisältävät PN-liitoksen luomisen korkean lämpötilan kemiallisen diffuusion avulla. Tämä prosessi lisää seostusaineita joko P- tai N-tyypin piikiekoihin, mikä lisää reikä- tai elektronipitoisuutta ja muodostaa sisäisen sähkökentän. PERC- ja TOPCon-teknologiat käyttävät tyypillisesti matalapaineisia putkidiffuusiouuneja, kun taas HJT-kennoissa käytetään ioni-istutus- ja kemiallisia höyrypinnoitusmenetelmiä (CVD).
PERC-solujen diffuusiolaitteisto on lokalisoitu kokonaan Kiinaan, kun taas booridiffuusiota sisältävä TOPCon-prosessi vaatii korkeampaa tasaisuutta ja lämpötilaa, mikä lisää laitekustannuksia. Laserdopingtekniikka on myös saamassa vetovoimaa selektiivisten emitterirakenteiden luomisessa.
3. Saostus ja pinnoitus
Saostus on ratkaisevan tärkeää erilaisten ohutkalvokerrosten muodostamiseksi solurakenteessa, mukaan lukien alumiinioksidi ja piinitridi PERC-kennoissa sekä tunnelointioksidi- ja seostettu polypiikerros TOPCon-kennoissa. Päällystysprosessit voidaan luokitella fysikaaliseen höyrypinnoitukseen (PVD), kemialliseen höyrypinnoitukseen (CVD) ja atomikerrospinnoitukseen (ALD). Jokaisella menetelmällä on ainutlaatuiset ominaisuutensa ja se valitaan kalvokerrosten erityisvaatimusten perusteella.
Esimerkiksi alumiinioksidin kerrostaminen PERC-kennoihin suoritetaan ensisijaisesti ALD:llä sen ylivoimaisten passivointiominaisuuksien vuoksi. Sitä vastoin TOPCon-solut käyttävät LPCVD:n ja PECVD:n yhdistelmää eri kerroksille, kun taas HJT-solut luottavat pääasiassa PECVD:hen ja CAT-CVD:hen.
4. Metallisointi
Metallisointi sisältää metallipastan levittämisen kennon etu- ja takapinnoille sähköisten kontaktien luomiseksi. TOPCon- ja HJT-tekniikat ovat yksinkertaistaneet metallointia poistamalla alumiinin taustakentän ja vaativat vain sormi- ja virtakiskorakenteiden muodostamista. Metallipastan valinta vaikuttaa merkittävästi kennojen kokonaiskustannuksiin ja tehokkuuteen. HJT-tekniikka vaatii usein matalan lämpötilan hopeapastaa, joka voi olla kalliimpaa, koska korkean lämpötilan prosesseissa ei käytetä lasijauheita.
Eri solutekniikoiden kustannusanalyysi
1. TOPCon-tekniikka
TOPCon-kennot tarjoavat kilpailuetua, koska ne ovat yhteensopivia olemassa olevien PERC-tuotantolinjojen kanssa. Alkuinvestoinnin TOPCon-tuotantolinjoihin arvioidaan olevan noin 1.6 miljardia CNY/GW PECVD:lle ja hieman korkeammaksi LPCVD:lle. Nämä kustannukset ovat perusteltuja mahdollisilla pienempien piikiekkojen kustannuksilla, jotka johtuvat ohuemmista kiekoista, joiden paksuus voi olla 130 μm tai vähemmän.
TOPCon-kennojen kokonaistuotantokustannukset ovat noin 0.44 CNY/W ja ei-piin kustannukset noin 0.20 CNY/W. Suurimpia kustannustekijöitä ovat laitteiden poistot ja elektrodipastan korkeammat kustannukset, jotka lisäävät noin 2.4 fen/W PERC-tekniikkaan verrattuna.
2. HJT-tekniikka
HJT-teknologia yksinkertaistaa tuotantoprosessin vain neljään päävaiheeseen, mikä voi johtaa alhaisempiin vikojen määrään ja tuotantokustannuksiin. Se vaatii kuitenkin täysin uusia tuotantolinjoja, mikä johtaa noin 3.64 miljardin CNY/GW:n pääomainvestointiin. HJT-kennoilla on tyypillisesti alhaisemmat piikustannukset, koska ne ovat ohuempia, ja niiden paksuus on johtavilla valmistajilla jopa 120 μm tai jopa 100 μm.
HJT-kennojen nykyiset tuotantokustannukset ovat noin 0.50 CNY/W, muiden kuin piin kustannukset noin 0.27 CNY/W. Pyrkimysten integroida teknologioita, kuten 0BB (Zero Busbar) kuparipinnoitettuun hopeaan tai kuparipinnoitukseen, odotetaan vähentävän kustannuksia entisestään.
3. XBC-tekniikka
Eri dopingmenetelmiä yhdistävä XBC-tekniikka, jolla on lisääntyneet kuviointivaatimukset, aiheuttaa yleensä korkeampia tuotantokustannuksia lisälaitteiden ja prosessivaiheiden vuoksi. XBC-tuotantolinjojen investointi sisältää päällystyslaitteiden ja laserjärjestelmien kustannukset, joiden arvioidaan lisäävän kokonaiskustannuksia noin 800 miljoonalla CNY:lla GW:ta kohti.
XBC-kennojen tuotantokustannuksiin vaikuttaa edelleen tarve leveämpiin hopeatahnalinjoihin, jotka tehokkaasti kaksinkertaistavat hopean kulutuksen PERC-kennoihin verrattuna. Innovaatiot, kuten Aikon ja muiden kehittämä "no-silver" -teknologia, pyrkivät vähentämään näitä kustannuksia ja lisäämään tehokkuutta.
Yhteenveto
Aurinkosähköteknologian kehittyessä eri aurinkokennojen valmistusprosessien ja kustannusrakenteiden ymmärtäminen on alan sidosryhmille ratkaisevan tärkeää. Teknologiat, kuten TOPCon ja HJT, tarjoavat ainutlaatuisia etuja ja haasteita, jotka vaikuttavat kokonaistuotantokustannuksiin ja tehokkuuteen. Yritykset, kuten Ooitech, joilla on yli 15 vuoden kokemus aurinkoenergiateollisuudesta, tarjoavat erilaisia valmistuslaitteita ja prosessikoulutusta aurinkopaneelien tuotantolinjoille. Saat lisätietoja ja resursseja vierailemalla YouTube-kanava tai lataa luettelo.