冯志强:降低光伏LCOE的电池与组件技术方向探讨

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 冯志强:各位专家,大家好,其实刚才说的是光伏组建的内容,我们研发跟这个很接近很像。

提升光伏系统总的来讲有三个方向:高效,智能性,智能化。我的报告简单从三个方面,来跟大家分享一下,高效,高效性,智能化安装。

高效,我们电池是最核心的,这个PPT实际上刚才多位专家已经提到,各种不同类型的最高值,我就不一一讲了,实际上,反映了不同的技术最高值。但是还有PERC量产化,一直以来在台湾和中国大陆,以及欧洲,都有公司把电池量产,那么这里我看一下,PERC都是持续的研究,后来PERC都做出了超过20%的,这是属于做了20.4到20.5之间,这是在很早以前了。这不是量产,是效应,是实验室做的。这都是德国的大学,这些都是技术,工业化得做到我们持续在做,21.4%这是156的电池,因为60还没有做到这么智能,我们单晶27.7%,实际上还有前景,完全可以做到22%以上。多晶是一个光伏组件,目前来看是最有效的方法。这是今年5月份、6月份公布的,这里面天合光能的,27.8%,其实是27.6%,把它在这里面更新一下,以前都是我们20.4的,当时是2004年做的,现在我们六英寸的,除了提升效率以外,我们略了一些概念性的东西,都有提升组件效率的一个方法,组件电阻焊接,光学就是我们讲的LC2,这里面都有一个关注,而且很接近量产,那系统端都是熟悉的。另外还有一些电子的温度等等。电池这端实际上就绝对是未来的方向。

LCOE就不讲了。这里面我比较一个例子,就是10MW的项目效率下降的一个比例,系统成本会下降多少,如果说不考虑组件的材料成本,大概下降是一个范围,很重要的一点就是温度系数,组件的温度系数在高温情况下工作怎么样,做得高,实际上这个高是一个的东西,实际上是低,是负的,我们讲高是负的往上走,BW、IBC最好,有影响。这就是我们说的高效电池。刚才许涛就是跟晶体质量越好,可以做得更高,建议用影响大的温度系数,就是BBOSELINE,比较高的,这是一个模拟,那怎么样来有效的散热,这也是我们做系统研究的一个提高发电量的方法,我们要组高效电池,温度更低了,刚才许博士做了各种不同的电子组件,我们统计一下,这是正常情况下,要是20W在光照的情况下。这是弱光,这里面有一些没有非常情况的结果,不是太有规律,更好一些。

刚才也模拟了各个因素的衰减,我们实际发电量的情况,普遍和高效的组件,性能,工作温度,低辐照性能,LID五,所以说,在所有情况下,我们用高效的电子做这个事情,即便,同样情况下,档位一样,画面还是更好的。

光伏组建的可靠性问题,这是材料问题。老化问题,背板开裂问题,是我们行业普遍存在的。

这个是做的每年的统计数据。每年的缩减率一般在0.7,那么这是我们从业没有那么早,就是衰减过以后,这是我们产品的规定是这样,基本上还要继续测试,这个衰减有短期和长期衰减,材料的老化,以及引起脱层以后,引起的水渍。发生,最大的,热斑,湿冻,短期和长期失效的模式不一样的。比如说,PID他如果在30%以上,甚至高达70%。然后也是普遍发生一个电池的高温引起的热干,一个是电池高温引起,第二个旁通二极管高温,电池损害一个特点,如果失效了,它能够偏压更高,最后可能把组件烧毁。

据可靠性研究,NRELAISTFRAUE在做这方面的工作,我这里就不讲了。

我举两个例子,在耐热方面会好一些,玻璃不透水这是一个耐热的双玻,第二,就是耐热冲击用什么做,我们是这样,我们认为用导电,没有推广。刚才我们上午听专家说,国产化是有全景,如果能够普遍的采用,其实耐热的冲击可靠性是有极大的好处的。

三,智能化易于安装,组建失配只发生在很严重的情况下,短板效应才出来,系统的发电量影响不大。这是百分之百的情况,敏感度非常大,一般我们做不到这里,我们可以做到这里,最大发电量的影响是度数大,短板并不影响,这是一个概念性的东西,所以我们在做系统优化的情况下,我们一步步的做,加上在成本上很高,所以也看了,我们发现不了,成本太高。一步步的走,组件级功率优化,子串级功率优化,也再做个,功率优化,为什么要做?因为它这个从成本上讲,大概增加5分钱优势还是很明显的。不是每一片都给你优化,它给你部分优化,然后串联起来,这个是有优化的情况,在50%的缩短经过下,只是对它的发电量有影响,在50%的遮挡经过下,我们智能组建功率优化最高可达20%。每个电池优化。实际上一个2片电池算一个优化器,在50%的遮挡时,他们的差别是最大的。

还有一个易安装组件结构,这是我们传统的,大家可以看到很多问题,那么如果我们把它设计成安装支架,跟我们光伏的板,变成一体的安装,那就很方便。作为和天合的产品之一,我们在推这件事情,首先看安装成本,人工成本,加的材料成本,还是有优势的。刚才许博士你们也研究,它的倾角问题,其实有非常公式计算的,屋顶把中间搞进去,这个屋顶面积是固定的,长、宽、都考虑进去。成本,把这个组件成本放进去,我们最后算出来是一个成本,它的发电成本最低,你不能预防,甚至很不同,你找到最佳的,还是允许有一点点的遮挡,你要找到最低成本,而不是说我遮挡,你充分利用空间,在这种情况下,我们做了一个模拟,我们基本上用最佳的一个倾角,所以这个是我们的一个工作。

最后还是概念,高效,高可靠与高发电量,智能化与易安装。就是我们的新一代高效组件系统研究的方向。

提问:我就问一个简单的问题,刚才你看曲线是一个不规则的,你们在测试的时候有没有碰到一些问题。

冯志强:这里就是这个图在这样看,就发现还是很难确定,说明一个什么问题,有了这个以后,它就是这个范围就是OK了,就甚至你偏一点它也OK,下降非常少,给了你一定的范围,组件和组件,对发电量没有这么敏感,这是一个功能。

提问:下面是渐变的。

冯志强:蓝颜色的。

主持人:电流匹配范围应该宽一些。

周总:位置的分析,非常清楚,但是实际上热斑是已老化的后果,你从正面来看,如果你那个VV膜那个地方有一个洞就容易成热斑,因为你不能判断电磁片,还是焊带的位置,你透光的,跟电池直接一定会承担热板。正像我们电线短路,你去判断热线来测的话,那个你很难说,电流拥挤,破坏的绝缘材料,导致那个地方老化升高。

冯志强:我想说的是我们这边说的热斑不是一个长期的使用以后,发生的材料的老化,这样也会热斑材料的劣质以后,会产生热斑。就是我电池有缺陷。这边有一个简单的主要短期失效热斑。在受影响以后,总会有这些东西,也会有热斑的现象。

宋登元:最后报告我给大家介绍一下。大家下午好,我想介绍一下目前对于我们的提高发电量一个最重要的方法,来提高电池的效率也就是高效电池,高效电池效率越高,就会碰到两个问题,一个是PID,一个是LID,越是高效电池越明显,在2005年左右,13%,14%,多晶电池,那时候很多组件都没有发现谁有效率,高效坚持,现在效率非常高,非常严重。主要介绍这两个问题,对一个光伏组件衰减来说,通常有这么几个因素,一个就是,批ID、LIDHID、溶蠕纹,DH老化,其他,主要介绍前两个问题的原因,以及解决的办法。

那么PID好多我们专家,组件效率提高PID已经成为光伏电站的一个主要矛盾。它的一个特征,在经过PID标准的测试之后,I-V特性的衰减,除了就是说,它的电流,简易之外,电压,最大功率都会出现不同衰减。大家认识几种原因,国家863项目,来天合做研究项目,大概目前就是一种高温高湿的条件下,特别是有些温差比较大,玻璃表面,会影响电池内场的产生。如果是吸引好,他们排斥电流下降,也是发表的文章,实际上更复杂。你比如说,第二种,除了计划哪会使玻璃中带电的一些间离子,这样的话造成,电池的性能的下降,还有一种从表面看,会受到腐蚀,属于电化学高湿情况下的一种效率。尽管发现比较早,还是近几年重视起来的,在这里如何使光伏组建的效率超过电池的效率,还有TUV、FRAUNHOFER,Tuv、pl-berlin,nrel,90小时没有问题,但是你到160小时就会有问题,120小时就越来越严重,可以控制在一定的范围之内,做这个标准,尽管说不一样,现在好多是在双85衰减5%之内,就就算OK。

更好的一些比如说,现在就是新的技术采用,200小时左右,甚至300小时小于5%,这种现象和别的衰减不太一样,可以恢复的,如果加负1000V的时候,就是1000V慢慢就又回来,这是也是提供现场进行电站,组件性能提高的方式,是不是像理想的那么管用,但是绝对管用。这样的话,也能消除一部分的从电池和组件制造厂商来说,克服我们下面要介绍的内容,这是一个表,从电池,有这么几种技术,电池的结构,节约钱,当然就是说,我要采用其他一些电池结构,还会来PID效果会更好一些,组件,封装玻璃,这是电池就两个方面。组件一种是玻璃,没有但是这时候根本实现不了,成本上接受不了,刚才我们就说,材料厂商高阻的有利于甚至于高密度的也可以减少有几个方面,一个刚才接地的方法,或者是说在晚间容易表面电荷的给加一个正电电压。我们看一些实验结果,在电池端不同的介质膜,和效率,那么我们看第一种,比较简单的,用这种见面性的折射,比较简单的是两层,一层高折射率,一层是低折射率的。比较好,PID问题,电压下降相对就是说,基本上能保持一个水平,电流也是,稍微下降一点,还是能够满足要求,通过,就是说,两种一种SIONX五就是说,氮氧化硅,不是很好,因为早期为了提高效率,那么氮氧化铝它的控制不足重。还有一种这没有列出来,影响和这个效果差不多,工业上的生产非常高的氧化硅,能够达到目前的客户要求的一个水平。看,这是从电池本身来做的实验,不同的IE材料,一种是蓝色是标准的,另外一种就是是快速交验的eva,比较就是说,低一些,所以这种材料来来看,标准的EVA集中比较好的,就是那种快速的教研的这种,有序密度比较高,效果比较好,这种抗BIB,也是BO材料,BO材料也能起到抗B五效果,高组的或者新型的都可以满足。

LID一个就是说的,基本上如果按照提醒硅比较大的话,平方是成正比的,体现一个热激活的一个特征,就是说,热激活能就可以合成,更好一些所以由于它有这种分解性能,我们可以退火处理来降低。

P型硅高效雄健LID大于实际上就是主要集中在长活上,我们知道就是你这个实际上是一个技术,就是后面的非常低聚,所以背面的一个所谓降低是一个长期相应的收益,他产生没有被复合,IQE,EQE,在光照之前的IQE这是光照之后的IQE,相应降低了。也就是说,导致电流的一个降低,所以这样的话,我们如何来去除的两方面,如果是匹配硅电池的话,一个方式比较管用,加的比较小,从技术需要从残杂,另外一个氧含量,不是太好做,还有环城A型硅,但是要从现在的就是说,实验证明,确实要小得多,基本上可以忽略不记。也可以做起来非常麻烦,可能要容易的多,效率也不低于

我们做个一般实验结果,下面是一个普通的电池,十分钟的光照,仍旧处理之后,(电池大一些,我们看平均,1下降一个点,普遍由于可以把这个分解,所以就是退货处理还是能够部分解决LID一个衰减的问题。

N型硅组件性能测试:PID和LID这种是介质膜在那个96小时的话,衰减那么都在就是说,LLD这个张图我讲多次,把我的产品做一个初始测试,N型硅稍微有一点,从这点来说,对于7型硅材料来说,还是一种抗BPID方面都是有好的特性,这种电池和组件成大家一个都有兴趣的一个发展方向。谢谢大家。

 

 

(图片来源:光伏产业观察)

 

 
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