头部HJT电池生产商Hevel:异质结发展策略、产线优化与降本

  • 2020年07月07日
  • 作者: Mark Osborne

    Mark Osborne

    高级新闻编辑,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech

    马克•奥斯本在半导体和光伏制造业拥有近二十年的从业经验。作为业内第一批专业网站的负责人之一,马克专注于相关领域的制造业。此外,自2005年以来,马克以半导体编辑的身份主持PV-Tech博客栏目。在其职业生涯中,马克曾多次主持和出席多个业内技术会议及产业相关活动。目前马克担任PV-Tech网站和Photovoltaics International技术刊物的高级新闻编辑一职,负责撰写全球光伏产业的主要发展动态,并继续以其独特的视角及分析力撰写PV-Tech博客栏目(编辑博客)。

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  • 翻译: Selina Shi

    Selina Shi

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Hevel Solar的CEO Igor Shakhray

Hevel Solar的CEO Igor Shakhray

Hevel异质结电池和组件的量产设备。

Hevel异质结电池和组件的量产设备。

PV Tech最近采访了Hevel Solar的CEO Igor Shakhray,以了解异质结(HJT)太阳能电池的生产、投资和现场性能。

本文是发表在PV-Tech网站上的两篇文章中的第一篇,具体探讨了Hevel成为当下全球头部HJT电池生产商的原因,其中涉及的许多主题也会出现在PV-Tech将于2020年11月18-19日在圣彼得堡举行的PV HeterojunctionTech大会上。

PV Tech:感谢Igor抽出时间接受PV-Tech采访。我们能不能先从大约10年前Hevel进入太阳能行业时说起?在这一点上,当时,公司的进入策略和很多新入场者类似——以薄膜为切入点。公司最初为什么要投资薄膜技术?

Igor Shakhray:"在21世纪前十年,避免依赖当时极高的硅价是大型太阳能组件制造商的推动力量。”

PV Tech:业内花了数年时间才实现了薄膜组件的批量生产。这是因为已交付设备还有研发工作要做,还是因为薄膜效率太低,没有竞争力?

"由于这是俄罗斯首座全周期太阳能组件厂,从制造厂的建设到爬坡量产,我们都面临着一些挑战。同时,为了提高效率并在量产阶段结束前降低成本,我们也在推进一些研发项目。在那段时间,我们学到了很多东西,建立了一支专业团队并习得了一些技能,对于当前和未来的研发项目来说,这些技能仍然很有价值。"

PV Tech:我个人首次目睹Hevel从薄膜转向异质结是在2016年,当时,欧洲设备供应商宣布了和Hevel达成设备销售协议的消息。现在是时候先了解一下Hevel为什么决定留在太阳能制造领域,为什么决定建立异质结生产线?

“这是因为多晶硅价格大幅下跌,薄膜技术开始在全球范围内出现衰退,而我们已经承诺建设数百兆瓦太阳能电站。我们为所有的业务部门——工厂、研发中心和工程建设——雇用和培训人员。研发成果让我们深受鼓舞,这些成果证实,生产线中最昂贵的部分,也就是PECVD系统,可以用于硅异质结技术。在以硅为基础的光伏技术中,这些系统创下了电池效率记录。此外,PECVD是一种低温工艺。异质结太阳能电池的结构简单,再加上高效率和低温加工工艺,使得这种电池对光伏行业非常有吸引力。这也是我们决定将现有微晶组件生产线改造成新的异质结生产线的原因。"

PV Tech:在加紧建设第一条异型结生产线方面,能谈谈所面临的挑战吗?从之前建立a-Si薄膜产能的活动中,你又学到了什么?

"PECVD工艺是薄膜太阳能电池技术向异质结技术转变的主要工艺。通过启动薄膜生产线获得的知识使我们能够迅速过渡到异质结电池生产。在异质结结构中,PECVD薄膜的纳米级厚度对于调整这种薄膜的材料特性来说确实是一个挑战。

我们还必须调整最初为薄膜生产线建设的设施。我们部分保留了现有工艺设备,我们团队强大的专业知识有助于将它们整合到新的工艺和设备中。

最大的挑战之一是提供稳定的电池效率。我们曾在3个月内达到目标。从那时起,电池效率不断攀升。"

PV Tech:异质结电池生产线什么时候会爬坡量产?生产中遇到的首要挑战是什么?

"2017年4月,在公司自主研发中心开发的异质结太阳能电池技术的支持下,我们启动了爬坡量产,用了3个月左右的时间就达到了目标产能。

在达到所有性能标准和实现各工艺步骤的匹配工艺参数后,我们不得不调整太阳能电站的设计以适应快速增长的电池效率和组件功率。在I期项目中,年产能从最初的97MWp提升到160MWp。

II期项目(2017年6月-2019年5月)产能提升到260MWp。到三月份,我们完成了三期项目,产能提升到340MWp。"

PV Tech:在过去几年中,异型结生产线的利用率令人印象深刻。如今的生产线在产量方面是否已经完全优化,还是仍然存在着去瓶颈和进一步优化的空间?

"总的来说,无论是资本支出还是产能,对于异质结工艺来说,PECVD工艺仍然是这一工艺的瓶颈,典型产能为2400-3600w/小时;同时,设备的行业标准在向6000-8000w/小时转变。从一开始我们就意识到了这个工艺流程中的关键步骤,后来,通过两个阶段的产能扩张,我们成功管理了这一工艺。

另一个挑战是电池厚度。虽然可以在不造成显著效率损失的前提下进一步降低电池厚度,但目前,量产过程中降低电池厚度仍然受到处理问题的限制,会导致过高的硅片破损率。"

PV Tech:从效率来看,我想这应该是自生产线上马以来在不断改进的领域。当下的平均值是由过去数年的电池生产效率发展而来。你能谈谈这些电池生产效率么?为了达到这些效率水平,主要在哪些方面进行了改进?

"初始水平大约是21%,现在我们的量产平均效率为23.4%。我们关注的最重要的领域是钝化质量和层与层之间的界面。只有通过精心设计每一道工序,将每一种材料的特性发挥到极致,才能达到这一结果。当然,在所有的生产链上,精准调整工艺,稳定电池特性也是非常重要的。"

PV Tech:同样,从电池来说,成本当然是太阳能的大问题。现在也许是转向组件功率的好时机,因为组件功率可能和毛利率的相关度更高。推动组件成本下行是太阳能行业所有技术的关键。除了受益于买入硅片的较低成本外,Hevel是如何处理降本问题的?

"其实这里有几个目标。首先是不断提高组件功率,组件功率与电池效率直接相关。其次当然是减少生产损耗和低效材料使用,不断优化材料清单,避免额外成本。"

PV Tech:众所周知,异质结是一种非常适合双面的技术。Hevel是如何在电池和组件生产线上实现双面功能的?

"我们的电池从生产之初就是双面的,这为所有的组件设计提供了优势,无论是双玻还是玻璃-背板。我们已经在生产中实现了双面双玻组件和玻璃-背板单面组件设计。"

谢谢Igor。我们先到这里,下一次(系列文章的第二篇)我们将探讨异质结组件在不同应用场合的性能。

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(责任编辑:Selina Shi)

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