2017年10月17日-19日，2017中國光伏大會暨展覽會（PVCEC2017）在北京隆重召開。在18日上午的創新劇場【新型電池&組件技術】論壇上中國科學院電工研究所研究室主任，研究員王文靜在主題演講“晶體硅產業技術面臨技術升級”中表示，PERC電池的效率可在2018年升到21.5，PERC多晶硅性價比的問題將影響其產業化，N型PERT電池在成本上無法與P型PERC電池競爭，在效率、雙面發電等方面受到HIT電池的擠壓，在下風中很難生存。如果PERC電池將來失敗的話，一定會出在光衰問題上。


以下為演講實錄：

王文靜：謝謝各位，今天在這個場合，我來介紹一下光伏產業面臨技術升級，我們看一下最近這些年它整個光伏產業在技術的發展上非常熱，因為很多種技術都進來了，我們說一種太陽電池如果能夠大規模的應用，它一定要有三個腿來支撐，就像一個凳子一樣，有三個腿來支撐，一個是效率，第二個是成本，第三個是壽命，只有三個方面加在一起都很強，這種電池才能真正大規模在產業上應用。我們看中間這個就是常規的晶體硅電池，它現在最起碼到目前為止它在效率、成本和壽命方面都是最強的，以前曾經熱過一陣的非晶硅，但是它的問題在于效率比較低，當時只有6%到10%，還有一個問題有嚴重的衰減，衰減百分之二三十，壽命也是它的短板，所以這種非晶硅就慢慢退出歷史舞臺。V族電池那么高的成本只能用在航天上，用在特殊的聚光跟蹤的系統，我們現在只有晶體硅同時具備三種方面，現在碲化鉻它同時也具有三種優勢，組件到15%、16%比較高了，但是它的壽命也可以，它的問題就是成本是否能夠在未來具有競爭性，這個在國內也有幾家大企業在同時上，現在大家也在拭目以待。

我們剛才說了三項里邊效率、成本和壽命，我們看實際上效率提高是非常重要的一點，效率的提高同時可以降低成本，我們看這個是一個什么呢？這是比較早了，美國一個公司做的一個成本和收益，這個收益是LCOE（注：平均化度電成本），就是電站的分析，從這張圖的坐標，橫坐標是組件在現場所謂的價格，也就是說用每平方米多少美元來橫坐標計算，縱坐標就是這個電站發電的成本，效率是黑線，6%、9%、14%、25%、29%，是個等效率線。還有一些是組件的價格，還可以用每瓦來算，比如黃線，黃線每瓦2.4美元，從這兒來看，因為我們一般來講，中國有的時候它做組件銷售的人，或者做電池的生產者，它主要關注的是每瓦多少成本，但實際上真正的要想在實際上應用能賺多少錢的話，是電站能發出多少電來，每度電多少成本，就是縱坐標LCOE是電站的運營者最關注的。比如說那根黃線，假如每瓦1塊9美元，效率6%，價格仍舊是1.9美元，那么度電成本是15美分，但是如果效率達到25%，同樣價格是每瓦1.9美元，度電成本只要到9美分就夠了，所以從這個圖上來看，如果你售價一樣，一定是效率越高，成本越低。從底下這張圖表可以看出一些計算出來的數據，舉了四種電池，高效的19.5、14的、10、低效薄膜的，像非晶硅6。如果度電成本達到10.7美元，從這兒來看，如果你要高效的話，就允許它每瓦銷售可以達到2塊2，2塊2就可以達到度電成本了，但是低效薄弱的就必須是0.44美分，每瓦組件必須0.44美元的時候，你才能達到，顯然要求價格下降很多。再看6美分，假如19.5高效組件，低效組件達不到，這個組件白給我，也達不到這個度電成本，所以低效就意味著發電的度電成本的增高，當然這里頭很多問題了。你要詳細從技術上來說，但是數學模型是這樣的結果，所以高效在度電成本來說是降低了成本。

所以我們說提高效率有幾個方面，一個是提高效率有可能成本也要提高，因為你增加工藝了，增加新材料了。第二個假如你能提高效率，同時能維持度電成本，這個更好了，所以你要提高效率增加成本，有可能增加LCOE，如果你要更好的情況下提高效率，同時電池成本還下降，那你就可以降低，另外我們看降低成本，假如你降低了成本，比如這個電池，把成本降下來了，但是效率還不變，不下降，這個時候它一定能降低電站的度電成本，LCOE，另外假如降低了成本，把效率也降下來了，可能維持或者增加LCOE，另外我們看各個成本和壽命之間的關系，我們看太陽電池現在面臨非常大的技術進步，技術進步的第一個層級就是各個企業在提高電池效率，然后降低組件成本、延長壽命，就這三點，這只是說最低的第一個層次，第二個層次的技術進步，就是要在提高效率的時候，還不降低成本，成本不上升，這個是第一。第二你要降低成本，同時效率還不能下降，第三個你延長壽命，還不影響成本和效率，所以這個層次就難度比那個大點了，比如說PERC電池做了，但是你可能增加了一部分成本，這個只是說第一部分，假如你PERC電池把效率提高了，同時能把它成本降下來，那么這個你的水平就高很多，在企業最起碼盈利水平高了，在企業競爭力，整個市場的定位就提高了很多，但是最終目標所有努力的方向都是降低電站成本，度電成本。

現在太陽電池整個技術的進步我們可以分成兩種類型的技術進步，第一種就是漸進式的技術進步，就是它整個生產設備的格局基本的概念，比如說擴散等等，這些不變的情況下，我們在逐漸的改進它的設備，改進它的結構，以及改進它的原材料，最后效率一步一步提高，這個就是右邊的所謂建制式的創新。比如說原來現在大部分用的是叫所謂鋁貝廠，這個就變成了PERC，如果把PERC變成空型，變成離子注入，再變成正面擴散，相當于基本的擴散基本結構不太變化，這就變成了n型的PERC，你把它用成三氧化鋁，再用點多晶硅，再一乘積，這個意思是差不多，就變成了Topcon，種類也是差不多的，所以這個我們稱為漸進式變化，這個電池效率在逐步提高。還有一個我們說所謂革命性的變化，這個革命不能說特別偉大的意義上革命，就是這個變化比傳統的設備要變化很多，整個設備要大規模更換，一個IBC，一個HGT，它把前邊電機全部取消，全面背面用一層n型P型，就是把一個立體雙機氣件，所以它的結構有個巨大的變化，所以我們說這有一些革命性的。另外就是HIT，它是把完全偏節變成了非晶硅的模式，所以整個沉積做ITO電極都是完全不一樣的。另外異質結，我認為在未來很有發展前途呢，因為異質結用了兩種不同寬度的半導體，這個實際上是突破了原來同質結半導體的極限，這里做了一個結構上的革命，原來同質結半導體，所謂理論極限最高到30%，為什么？因為它的偏結的緊帶是一樣的，一下拉寬了以后，在原理上應該突破原來的同質偏結，所以是一個大的變革，同質結隨便一做120、130，同質結想做700多的開壓幾乎是不可能的，所以我們就認為異質結實際潛力很大，但是現在遇到很問題，比如動畫、表面有問題，但是這些東西都是可以解決的，所以異質結電池，我認為它是帶有一些革命性，能突破理論極限的技術，所以未來空間是很大的。將來把這兩個電池結合在一塊，把異質結電池也把它正表面完全取消，這就很容易形成所謂HBC，就是異質結被接觸，所以這個就是它整個現在技術革新的整個情況。

為什么我們說異質結HBC它是一個很大的進步呢？將來可能成為最終的晶體硅太陽能電池的方向，它既結合了異質結電池的高開壓，同時結合了IBC電池的大電流，原來異質結開壓很高，但電流不高，所以把它們倆結合以后，人們在思想上有所變化，而且現在它的效率是最高的，今年的26.6%，在實驗室階段確實證明了它未來的潛力。現在這幾種電池，都有很多的報道，現在最流行的PERC電池，這個是差不多的，可能有一些最先進國內或者國際的企業能到21.5、21.4，但是實驗室效率更高了22，比常規電池的效率高很多了，PERT電池也在21，IBC還不是很多，還沒有太高，但是三陽已經到23左右。

這就是我們從最上面的所謂（里貝廠）電池配出來的新型電池，我認為目前產業化或者最好的一個是HIT，還有一個PERC，n型雙面也有很多，但是還有一個挑戰。這幾種電池實際你要看一下它的工藝難度，常規電池基本難度都沒有了，PERC電池現在有三氧化鋁合激光開槽，從設備和技術工藝上沒有太大變化，但是比常規電池多了兩道工序，n型電池實際上也是七道工序，但是多了兩個問題，一個多了擴硼，現在它的成本高于PERC很多，因為擴硼工藝雖然說已經解決了，但實際上擴硼的難度非常大的，第一離子注入硼是很難的，因為硼的原子是很輕，打不進去，2016年光伏會議上，歐洲我統計了一下六七種方案就是如何把硼摻進去，比如說它的溫度高，另外一個它對管的腐蝕，因為硼很容易粘片、粘管，而且你這一降溫以后，玻璃管發脆，所以它影響了擴散爐的壽命。另外還有很多問題，所以擴硼的難度還是比較大的。

你像離子注也不行，好多都想把硼弄進去，但是難度非常大，離子入磷問題不太大，主要是成本比較高，其他的在用鍍三氧化鋁，前兩面如果用三氧化鋁的話，如果用現在的話設備成本可能比較高，所以現在來講，不管如何，你效率怎么著，它的成本高，比PERC高，但是反映出來的效率并不比PERC高多少，很有可能被HIT擠過來，它的效率跟HIT效率差不多，甚至HIT在國內產業化大規模推廣以后，HIT還會更高，此外HIT的工藝步驟短，4個步驟，所以短就是最好，你工藝短，你所受的影響就少，你的控制能力就高，所以HIT當然它的表面動畫還有一點問題，但是它的透明導電磨都不是問題，所以將來解決好它的動畫這個問題，它的HIT就沒有太大的問題，所以從這兒來看，實際上n型雙面電池受到來自PERT電池和HIT電池兩方面的擠壓，從效率HIT高，在降本可以擠壓n型雙面電池的空間，PERC電池效率差不多，但是成本低，所以n型雙面電池受到這兩方面的擠壓以后，將來可能要必須尋找自己的突破，比如將來效率能不能進一步提高22，這也是他面臨的問題。

我們做了一些比較，從這兒來看，幾種電池不一樣，像PERC和常規都可以多晶單晶，但是其他幾個n形都是單晶，硼攙雜是最難的，這邊是鍍非晶硅是最大，雙面發電三種都可以，但是n型PERC電池只能達到60%到70%，其他可以大于90%，另外從成本方面，當然現在里倍廠最低，HIT最高，但是次序隨著時間產業的發展會顛倒，完成一個變化。衰減現在發現就是n型電池最大的優勢，就是它的衰減沒有，PERC電池現在衰減最多，所以現在國外也集中大量的力量來解決它的衰減，如果將來PERC電池過了一段時間又衰減下來。綜合評價里倍廠現在已經基本達到瓶頸，很難再進一步提高了，現在這么多的產能，大家陷入一種競爭，所以有可能出現一個很殘酷的低價競爭，這種低價競爭造成這些企業生存困難，所以這個是里貝廠，所以現在可能問題不大，但是未來這個問題可能是PERC電池所面臨必須急需解決的問題，n型PERT的問題空間受到兩側的擠壓，兩個紅的東西的擠壓，HIT現在也是無光、雙面發面的潛力還是比較大的，主要任務是降本。

這個是一個產能的預測，2017年認為可能今年要建20個GW，這是很多公司大部分在單晶PERC做，也有在多晶PERC方面，PERC電池的成本下降，你們看2015年開始的時候，單晶PERC和多晶的常規電池，綠線之間的價格差還是很大，看到2016年9月價格差就縮小了很多，我相信最近這一段時間它的價格差，隨著規模的擴大，價格差會進一步縮小。PERC電池光衰遇到機遇的挑戰，如何降低成本，比如TMA用一些更低價更穩定的替代，三氧化鋁漿料的改進，我不用鍍膜了，如何進一步提高效率，把硅片質量提得更高，包括它和SE的結合，包括和MW的體和，進一步提升發電，挑戰一個光衰，第二LETID，所以它進一步降低硅片金屬含量也是很重要的，剛才講的是PERC，這兩種技術稍微介紹一下，這是HIT，HIT現在已經建成四五百兆，馬上今年年底就要開始安裝了，理想老總正在加班加點的去為600兆瓦做設備。它的設備已經有很多企業可以提供設備的解決方案，另外我們說HIT現在有一個很大的變化，最早創新模式是三陽一家，三陽它的設備供應商都是有限的，就是幾家日本的供應商給它供應，我們認為它的工業基礎基于日本的制造業，但是現在不同了，中心是將來想建生產線的企業這么多，先是現在每一個設備，像PCVD、PVD，還有植絨、漿料，都有很多的設備商和材料商來給它供貨，這么多企業靠全世界的工業基礎，靠中國的大規模生產降本能力，HIT一定能把成本降下來，效率不是問題，但是成本是一個降低的問題，在新的創新模式和產業化模式帶動下，效率肯定會提高的。1995年到2015年，20年三洋公司把HIT做到23%，但是這些公司在短短幾年內，我們覺得可能有它的基礎，但是其他公司在三年內可以把這個提高到22%，所以這個在提高效率和降低成本是大有前途的。

另外它的設備現在熱絲有PE還有LPVD都可以做，降低成本技術路線，擴大生產規模，建設完整的產業配套體系，包括設備、原材料國產化，全自動化、智能化，將本的專項技術。比如說現在這是一個曲線，最早的時候將近一百美元一瓦，最早在70年的時候，一瓦電池組件一百美元，降到今天0.4美元一瓦，始終遵循著所謂的學習曲線，產能越大成本越高，這基本上是一個直線，你說HIT也好，PERC也好，一定能把產能拉上來，形成所謂的過剩，這種過剩造成競爭，競爭造成講價，整個設備國產化，現在完全可以國產化、自動化，我看了有一家基本上都不用人，中間的傳遞全部是機械化，自動化現在第一可以全國產的設備，第二可以全自動的無人，現在出現了黑燈車間，就是全自動的分裝線。還有設備，像RENA清洗機，現在一百兆瓦只要二十多萬，另外金剛線也是降低常規電池的，污染少、廢液處理少，正式由于單晶硅實現金剛線的切割，所以單晶硅的價格下降的很厲害，前面有段時間多晶硅叫命懸一線，命懸在金剛線上，但是現在解決了。但是所謂預測是有點失效，它原來預測2017年百分之七八十還是多晶硅，還是常規電池切割，但是現在實際上認為可能2017年甚至2018年可能基本上大部分多晶硅切割全部改成金剛線了。

PERC電池也可以做成雙面的，像Solar World可以做成雙面的，大概百分之六七十左右，像東洋鋁不用激光開槽了，臺灣益通不用PCVD了，如果這倆一加上，PERC電池在設備上和常規電池沒有任何差別，如果這兩個實現，PERC成本應該逼迫常規電池，我們主要的衰減就是PERC電池的衰減在于兩種，一種硼衰減，第二個單晶和多晶都存在，第三個光衰也有一些方法，在這個之外有兩個公司宣布無衰減的PERC電池，也是大家其他企業如何把這個技術找出來，引到自己生產線的重要步驟，這就是Q-cell，實際現在最新的研究結果2017年發表的，單晶硅PERC電池也有輔助衰減。

結論，常規BSF電池現在是無路高攀，它再把效率進一步提升，沒有太多的思路，現在運營黑硅，但是黑硅的問題還有很多，第三個PERC電池的效率可在2018年升到21.5，這個看來問題不大，PERC多晶硅性價比的問題將影響其產業化，就是它的設備都是跟單晶一樣，但是提升的量并不大，N型PERT電池在成本上無法與P型PERC電池競爭，在效率、雙面發電等方面受到HIT電池的擠壓，在下風中很難生存。恩如果PERC電池將來失敗的話，一定會出在光衰問題上，謝謝。

（發言根據速記整理，未經本人審核）