Hloubková analýza procesu výroby fotovoltaických článků a analýza nákladů (část 2)
Podrobná analýza procesu výroby fotovoltaických článků a analýza nákladů (2. část)
Úvod
Průmysl solární energie zaznamenal v posledních několika desetiletích významný pokrok, zejména v oblasti fotovoltaických (PV) článků. Navzdory vyvíjejícím se technologiím zůstaly základní principy a základní struktury krystalických křemíkových článků do značné míry nezměněny. Tento článek se ponoří do složitosti procesu výroby fotovoltaických článků a zaměřuje se na základní kroky, jako je čištění, difúze, depozice a metalizace. Dále bude analyzovat dopady na náklady různých technologií včetně TOPCon, HJT a XBC.
Základní procesy a technologické rozdíly
1. Čištění a texturování
Čištění a texturování tvoří první zásadní krok při výrobě fotovoltaických článků. Proces čištění využívá alkalické roztoky k odstranění oleje, kovové kontaminace a mechanického poškození z povrchu křemíkového plátku, čímž se minimalizují nečistoty, které mohou nepříznivě ovlivnit výtěžnost. Texturování na druhé straně využívá techniku, kdy jsou křemíkové destičky leptány, aby se vytvořila pyramidální struktura, která zvětšuje plochu povrchu a výrazně snižuje ztráty odrazem světla.
Převládající metodou čištění je mokré zpracování, které zahrnuje chemické roztoky k rozpuštění kontaminantů. Současné čisticí zařízení zahrnuje jednoplatkové a dávkové čisticí systémy. U technologií PERC a TOPCon jsou fáze čištění a texturování podobné; technologie HJT však vyžaduje jiné vybavení kvůli požadavkům na nízkoteplotní zpracování. Japonské společnosti dominují na trhu s vybavením pro čištění polovodičů, ale domácí výrobci jako Jiejia Weichuang a Beifang Huachuang je rychle dohánějí.
2. Difúze a tvorba spojů
Difúze a tvorba přechodu zahrnuje vytvoření přechodu PN prostřednictvím vysokoteplotní chemické difúze. Tento proces zavádí dotovací prvky buď do křemíkových plátků typu P nebo typu N, následně zvyšuje koncentraci díry nebo elektronů a vytváří vnitřní elektrické pole. Technologie PERC a TOPCon obvykle využívají nízkotlaké trubkové difúzní pece, zatímco články HJT využívají metody iontové implantace a chemické depozice z plynné fáze (CVD).
Difúzní zařízení pro články PERC bylo zcela lokalizováno v Číně, zatímco proces TOPCon, který zahrnuje difúzi boru, vyžaduje vyšší jednotnost a teplotu, což vede ke zvýšeným nákladům na zařízení. Technika dopingu laseru se také prosazuje při vytváření struktur selektivních emitorů.
3. Depozice a povlakování
Depozice je klíčová pro vytváření různých vrstev tenkého filmu v buněčné struktuře, včetně oxidu hlinitého a nitridu křemíku v článcích PERC a tunelování vrstev oxidu a dopovaného polysilikonu v článcích TOPCon. Procesy depozice lze rozdělit na fyzikální depozici z plynné fáze (PVD), chemickou depozici z plynné fáze (CVD) a depozici atomární vrstvou (ALD). Každá metoda má své jedinečné vlastnosti a je vybrána na základě specifických požadavků vrstev fólie.
Například depozice oxidu hlinitého v článcích PERC se primárně provádí pomocí ALD kvůli jeho vynikajícím pasivačním vlastnostem. Naproti tomu buňky TOPCon využívají kombinaci LPCVD a PECVD pro různé vrstvy, zatímco buňky HJT převážně spoléhají na PECVD a CAT-CVD.
4. Metalizace
Metalizace zahrnuje nanášení kovové pasty na přední a zadní povrch článku, aby se vytvořily elektrické kontakty. Technologie TOPCon a HJT zjednodušily metalizaci tím, že eliminovaly hliníkové zadní pole a vyžadovaly pouze vytvoření prstových a přípojnicových struktur. Volba kovové pasty významně ovlivňuje celkovou cenu a účinnost článků. Technologie HJT často vyžaduje nízkoteplotní stříbrnou pastu, která může být dražší kvůli absenci skleněných prášků používaných ve vysokoteplotních procesech.
Analýza nákladů různých buněčných technologií
1. Technologie TOPCon
Články TOPCon nabízejí konkurenční výhodu díky své kompatibilitě se stávajícími výrobními linkami PERC. Počáteční investice do výrobních linek TOPCon se odhaduje na přibližně 1.6 miliardy CNY/GW pro PECVD a mírně vyšší pro LPCVD. Tyto náklady jsou odůvodněny potenciálem nižších nákladů na křemíkové destičky díky tenčím destičkám, které mohou dosáhnout tloušťky 130 μm nebo méně.
Celkové výrobní náklady na články TOPCon jsou přibližně 0.44 CNY/W, u nekřemíkových článků přibližně 0.20 CNY/W. Mezi hlavní přispěvatele nákladů patří odpisy zařízení a vyšší cena elektrodové pasty, která ve srovnání s technologií PERC přidává přibližně 2.4 fen/W.
2. Technologie HJT
Technologie HJT zjednodušuje výrobní proces na pouhé čtyři hlavní kroky, což může vést k nižší chybovosti a nižším výrobním nákladům. Vyžaduje však zcela nové výrobní linky, což vede ke kapitálové investici ve výši přibližně 3.64 miliardy CNY/GW. Buňky HJT typicky vykazují nižší náklady na křemík díky jejich tenčím waferům a dosahují tloušťky pouhých 120 μm nebo dokonce 100 μm u předních výrobců.
Současné výrobní náklady na články HJT jsou asi 0.50 CNY/W, u nekřemíkových článků asi 0.27 CNY/W. Očekává se, že snaha o integraci technologií jako 0BB (Zero Busbar) s poměděným stříbrem nebo nanášením mědi dále sníží náklady.
3. Technologie XBC
Technologie XBC, která kombinuje různé dopingové metody a má zvýšené požadavky na vzorování, obecně přináší vyšší výrobní náklady v důsledku dodatečného vybavení a procesních kroků. Investice do výrobních linek XBC zahrnuje náklady na depoziční zařízení a laserové systémy, které podle odhadů zvýší celkové náklady přibližně o 800 milionů CNY na GW.
Výrobní náklady na články XBC jsou dále ovlivněny nutností širších linií stříbrné pasty, které efektivně zdvojnásobují spotřebu stříbra ve srovnání s články PERC. Inovace, jako je technologie „bez stříbra“, vyvinutá společností Aiko a dalšími, mají za cíl tyto náklady zmírnit a zároveň zvýšit efektivitu.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Vzhledem k tomu, že se solární technologie neustále vyvíjí, pochopení výrobních procesů a cenových struktur různých fotovoltaických článků je pro zúčastněné strany v tomto odvětví zásadní. Technologie jako TOPCon a HJT představují jedinečné výhody a výzvy, které ovlivňují celkové výrobní náklady a efektivitu. Společnosti jako Ooitech, které mají více než 15 let zkušeností v solárním průmyslu, poskytují řadu výrobních zařízení a školení procesů pro výrobní linky solárních panelů. Pro více informací a zdrojů můžete navštívit naše YouTube kanál nebo si stáhněte náš katalog.