מדוע טכנולוגיית סוללות IBC לא הפכה לזרם המרכזי של תעשיית הפוטו-וולטאים?

לאחרונה הודיעה TCL Zhonghuan להירשם לאג"ח הניתנות להמרה מ-MAXN, חברת אחזקות, תמורת 200 מיליון דולר כדי לתמוך במחקר ובפיתוח של מוצרי סדרת Maxeon 7 שלה המבוססים על טכנולוגיית סוללות IBC. ביום המסחר הראשון לאחר ההודעה, מחיר המניה של TCL Central עלה במגבלה. ומניית Aixu, המשתמשת גם בטכנולוגיית סוללות IBC, כאשר סוללת ABC עומדת להיות בייצור המוני, מחיר המניה עלה ביותר מפי 4 מאז ה-27 באפריל.

ככל שהתעשייה הפוטו-וולטאית נכנסת בהדרגה לעידן מסוג N, טכנולוגיית הסוללה מסוג N המיוצגת על ידי TOPCon, HJT ו-IBC הפכה למוקד של ארגונים המתחרים על הפריסה. לפי הנתונים, ל-TOPCon כושר ייצור קיים של 54GW, וכושר ייצור תחת בנייה ומתוכנן של 146GW; כושר הייצור הקיים של HJT הוא 7GW, וכושר הייצור המתוכנן שלה הוא 180GW.

עם זאת, בהשוואה ל-TOPCon ו-HJT, אין הרבה אשכולות IBC. יש רק כמה חברות באזור, כמו TCL Central, Aixu ו-LONGi Green Energy. ההיקף הכולל של כושר הייצור הקיים, בבנייה ומתוכנן אינו עולה על 30GW. אתם חייבים לדעת ש-IBC, שיש לו היסטוריה של כמעט 40 שנה, כבר ממוסחר, תהליך הייצור הבשיל, וגם ליעילות וגם לעלות יש יתרונות מסוימים. אז מה הסיבה ש-IBC לא הפכה למסלול הטכנולוגי המיינסטרים של התעשייה?

טכנולוגיית פלטפורמה ליעילות המרה גבוהה יותר, מראה אטרקטיבי וחסכון

לפי הנתונים, IBC הוא מבנה תאים פוטו-וולטאיים עם צומת אחורי ומגע אחורי. זה הוצע לראשונה על ידי SunPower ויש לו היסטוריה של כמעט 40 שנה. הצד הקדמי מאמץ SiNx/SiOx דו-שכבתי פסיבציה נגד השתקפות סרט ללא קווי רשת מתכת; והפולט, השדה האחורי ואלקטרודות המתכת החיוביות והשליליות המתאימות משולבים בגב הסוללה בצורה משולבת. מכיוון שהצד הקדמי אינו חסום על ידי קווי רשת, ניתן לנצל את האור הנכנס במידה המקסימלית, ניתן להגדיל את שטח פולט האור האפקטיבי, ניתן להפחית את האובדן האופטי, ואת המטרה של שיפור יעילות ההמרה הפוטואלקטרית. הושג.

הנתונים מראים כי מגבלת יעילות ההמרה התיאורטית של IBC היא 29.1%, שהוא גבוה מ-28.7% ו-28.5% מ-TOPCon ו-HJT. נכון לעכשיו, יעילות ההמרה הממוצעת של ייצור המוני של טכנולוגיית תאי IBC העדכנית של MAXN הגיעה ליותר מ-25%, והמוצר החדש Maxeon 7 צפוי לעלות ליותר מ-26%; יעילות ההמרה הממוצעת של תא ה-ABC של Aixu צפויה להגיע ל-25.5%, יעילות ההמרה הגבוהה ביותר במעבדה היעילות היא עד 26.1%. לעומת זאת, יעילות ההמרה הממוצעת של ייצור המוני של TOPCon ו-HJT שנחשפו על ידי חברות היא בדרך כלל בין 24% ל-25%.

נהנה מהמבנה החד-צדדי, ניתן גם לשלב את IBC עם TOPCon, HJT, perovskite וטכנולוגיות סוללה אחרות כדי ליצור TBC, HBC ו-PSC IBC עם יעילות המרה גבוהה יותר, כך שהיא ידועה גם בתור "טכנולוגיית פלטפורמה". נכון לעכשיו, יעילות ההמרה הגבוהה ביותר במעבדה של TBC ו-HBC הגיעה ל-26.1% ול-26.7%. על פי תוצאות הסימולציה של ביצועי תא PSC IBC שבוצעו על ידי צוות מחקר זר, יעילות ההמרה של PSC IBC במבנה 3-T שהוכן על התא התחתון של IBC עם יעילות המרה פוטו-אלקטרית של 25% מרקם קדמי גבוה עד 35.2%.

בעוד שיעילות ההמרה האולטימטיבית גבוהה יותר, ל-IBC יש גם כלכלה חזקה. על פי הערכות של מומחי תעשייה, העלות הנוכחית ל-W של TOPCon ו-HJT גבוהה ב-0.04-0.05 יואן/W ו-0.2 יואן/W מזו של PERC, וחברות השולטות במלואן בתהליך הייצור של IBC יכולות להגיע לאותה עלות בתור PERC. בדומה ל-HJT, השקעת הציוד של IBC גבוהה יחסית ומגיעה לכ-300 מיליון יואן/GW. עם זאת, נהנה מהמאפיינים של צריכת כסף נמוכה, העלות ל-W של IBC נמוכה יותר. ראוי להזכיר ש-ABC של Aixu השיגה טכנולוגיה נטולת כסף.

בנוסף, ל-IBC יש מראה יפה מכיוון שהוא אינו חסום על ידי קווי רשת בחזית, והוא מתאים יותר לתרחישים ביתיים ולשווקים מבוזרים כמו BIPV. במיוחד בשוק הצרכנים הפחות רגיש למחיר, הצרכנים מוכנים יותר לשלם פרמיה עבור מראה אסתטי. לדוגמה, מודולים שחורים, הפופולריים מאוד בשוק הבית בחלק ממדינות אירופה, הם בעלי רמת פרימיום גבוהה יותר ממודולי PERC קונבנציונליים מכיוון שהם יפים יותר להתאים לגגות כהים. עם זאת, בשל בעיית תהליך ההכנה, יעילות ההמרה של מודולים שחורים נמוכה מזו של מודולי PERC, בעוד של-IBC "היפה באופן טבעי" אין בעיה כזו. יש לו מראה יפה ויעילות המרה גבוהה יותר, כך שתרחיש היישום מגוון רחב יותר ויכולת פרימיום חזקה יותר של המוצר.

תהליך הייצור בשל, אך הקושי הטכני גבוה

מכיוון של-IBC יש יעילות המרה ויתרונות כלכליים גבוהים יותר, מדוע כל כך מעט חברות פורסות את IBC? כפי שהוזכר לעיל, רק לחברות השולטות באופן מלא בתהליך הייצור של IBC יכולה להיות עלות שהיא בעצם זהה לזו של PERC. לכן, תהליך הייצור המורכב, במיוחד קיומם של סוגים רבים של תהליכי מוליכים למחצה, הוא הסיבה המרכזית לפחות "התקבצות".

במובן המסורתי, ל-IBC יש בעיקר שלושה מסלולי תהליך: האחד הוא תהליך ה-IBC הקלאסי המיוצג על ידי SunPower, השני הוא תהליך POLO-IBC המיוצג על ידי ISFH (TBC הוא מאותו מקור כמו שהוא), והשלישי מיוצג על ידי תהליך Kaneka HBC. ניתן להתייחס למסלול הטכנולוגי ABC של Aixu כמסלול הטכנולוגי הרביעי.

מנקודת המבט של בשלות תהליך הייצור, ה-IBC הקלאסי כבר השיג ייצור המוני. נתונים מראים ש-SunPower שלחה בסך הכל 3.5 מיליארד חלקים; ABC תשיג סולם ייצור המוני של 6.5GW ברבעון השלישי של השנה. רכיבי סדרת "חור שחור" של הטכנולוגיה. באופן יחסי, הטכנולוגיה של TBC ו-HBC אינה בוגרת מספיק, וייקח זמן לממש את המסחור.

ספציפית לתהליך הייצור, השינוי העיקרי של IBC בהשוואה ל-PERC, TOPCon ו-HJT טמון בתצורה של האלקטרודה האחורית, כלומר, היווצרות של אזור p+ ו-n+ המשולב, שהוא גם המפתח להשפעה על ביצועי הסוללה . בתהליך הייצור של ה-IBC הקלאסי, תצורת האלקטרודה האחורית כוללת בעיקר שלוש שיטות: הדפסת מסך, תחריט לייזר והשתלת יונים, וכתוצאה מכך שלושה תת-מסלולים שונים, וכל תת-מסלול מתאים לכמה תהליכים כמו 14 צעדים, 12 צעדים ו-9 צעדים.

הנתונים מראים שלמרות שהדפסת המסך בטכנולוגיה בוגרת נראית פשוטה על פני השטח, יש לה יתרונות עלות משמעותיים. עם זאת, מכיוון שקל לגרום לפגמים על פני הסוללה, קשה לשלוט על אפקט הסימום, ונדרשים מספר רב של הדפסת מסך ותהליכי יישור מדויקים, ובכך מגדילים את קושי התהליך ועלות הייצור. לחריטה בלייזר יש את היתרונות של תרכובת נמוכה וסוגי סימום הניתנים לשליטה, אך התהליך מורכב וקשה. להשתלת יונים יש מאפיינים של דיוק בקרה גבוה ואחידות דיפוזיה טובה, אך הציוד שלה יקר וקל לגרום נזק לסריג.

בהתייחס לתהליך הייצור ABC של Aixu, היא מאמצת בעיקר את שיטת תחריט הלייזר, ותהליך הייצור כולל עד 14 שלבים. על פי הנתונים שחשפה החברה בפגישת חילופי הביצועים, שיעור התשואה בייצור המוני של ABC הוא רק 95%, וזה נמוך משמעותית מ-98% של PERC ו-HJT. עליכם לדעת כי Aixu היא יצרנית תאים מקצועית עם צבירה טכנית עמוקה, ונפח המשלוחים שלה נמצא במקום השני בעולם בכל ימות השנה. זה גם מאשר ישירות שהקושי של תהליך הייצור של IBC הוא גבוה.

אחד ממסלולי הטכנולוגיה של הדור הבא של TOPCon ו-HJT

למרות שתהליך הייצור של IBC קשה יחסית, המאפיינים הטכניים של הפלטפורמה שלו מעלים מגבלת יעילות המרה גבוהה יותר, שיכולה להאריך ביעילות את מחזור חיי הטכנולוגיה, תוך שמירה על תחרותיות השוק של ארגונים, זה יכול גם להפחית את הפעולה הנגרמת על ידי איטרציה טכנולוגית . לְהִסְתָכֵּן. בפרט, הערמה עם TOPCon, HJT ו-perovskite ליצירת סוללת טנדם עם יעילות המרה גבוהה יותר נחשבת פה אחד על ידי התעשייה כאחד ממסלולי הטכנולוגיה המרכזיים בעתיד. לכן, IBC עשוי להפוך לאחד ממסלולי הטכנולוגיה של הדור הבא של מחנות TOPCon ו-HJT הנוכחיים. נכון לעכשיו, מספר חברות חשפו כי הן מבצעות מחקר טכני רלוונטי.

באופן ספציפי, ה-TBC שנוצר על ידי הסופרפוזיציה של TOPCon ו-IBC משתמש בטכנולוגיית POLO עבור ה-IBC ללא מגן בחזית, מה שמשפר את אפקט הפסיבציה ואת מתח המעגל הפתוח מבלי לאבד זרם, ובכך משפר את יעילות ההמרה הפוטואלקטרית. ל-TBC יש יתרונות של יציבות טובה, מגע פסיביציה סלקטיבית מעולה ותאימות גבוהה לטכנולוגיית IBC. הקשיים הטכניים של תהליך הייצור שלו נעוצים בבידוד האלקטרודה האחורית, באחידות איכות הפסיבציה של הפוליסיליקון ובשילוב עם מסלול תהליך IBC.

ל-HBC שנוצר על ידי סופרפוזיציה של HJT ו-IBC אין מיגון אלקטרודות על המשטח הקדמי, והוא משתמש בשכבת אנטי-השתקפות במקום TCO, שיש לה פחות אובדן אופטי ועלות נמוכה יותר בטווח אורכי הגל הקצרים. בשל אפקט הפסיבציה הטוב יותר שלו ומקדם הטמפרטורה הנמוך יותר, ל-HBC יש יתרונות ברורים ביעילות ההמרה בקצה הסוללה, ובמקביל, ייצור החשמל בקצה המודול גם גבוה יותר. עם זאת, בעיות תהליך הייצור כגון בידוד אלקטרודות קפדני, תהליך מורכב וחלון תהליך צר של IBC הם עדיין הקשיים שמעכבים את התיעוש שלו.

ה-PSC IBC שנוצר על ידי סופרפוזיציה של פרובסקיט ו-IBC יכול לממש את ספקטרום הקליטה המשלים, ולאחר מכן לשפר את יעילות ההמרה הפוטואלקטרית על ידי שיפור קצב הניצול של ספקטרום השמש. למרות שיעילות ההמרה האולטימטיבית של PSC IBC גבוהה יותר מבחינה תיאורטית, ההשפעה על היציבות של מוצרי תאי סיליקון גבישיים לאחר הערימה והתאימות של תהליך הייצור לקו הייצור הקיים הם אחד הגורמים החשובים המגבילים את פיתוחו.

מוביל את "כלכלת היופי" של התעשייה הפוטו-וולטאית

מרמת האפליקציה, עם פרוץ השווקים המבוזרים ברחבי העולם, למוצרי מודול IBC עם יעילות המרה גבוהה יותר ומראה גבוה יותר יש סיכויי פיתוח רחבים. בפרט, המאפיינים בעלי הערך הגבוה שלו יכולים לספק את השאיפה של הצרכנים ל"יופי", והוא צפוי לקבל פרמיית מוצר מסוימת. בהתייחס לתעשיית מכשירי החשמל הביתיים, "כלכלת המראה" הפכה לכוח המניע המרכזי לצמיחת השוק לפני המגיפה, בעוד שחברות המתמקדות רק באיכות המוצר ננטשו בהדרגה על ידי הצרכנים. בנוסף, IBC מתאים מאוד גם ל-BIPV, שתהווה נקודת צמיחה פוטנציאלית בטווח הבינוני והארוך.

בכל הנוגע למבנה השוק, נכון לעכשיו יש רק כמה שחקנים בתחום ה-IBC, כמו TCL Zhonghuan (MAXN), LONGi Green Energy ו-Aixu, בעוד שנתח השוק המבוזר היווה יותר ממחצית מהפוטו-וולטא הכולל שׁוּק. במיוחד עם ההתפרצות בקנה מידה מלא של שוק האחסון האופטי האירופי של ביתי, שהוא פחות רגיש למחיר, מוצרי מודול IBC בעלי יעילות גבוהה ובעלי ערך גבוה צפויים להיות פופולריים בקרב הצרכנים.