لماذا لم تصبح تقنية بطارية IBC التيار الرئيسي لصناعة الكهروضوئية؟

في الآونة الأخيرة ، أعلنت TCL Zhonghuan للاشتراك في سندات قابلة للتحويل من Maxn ، وهي شركة مساهمة ، مقابل 200 مليون دولار أمريكي لدعم البحث وتطوير منتجات Maxeon 7 Series بناءً على تكنولوجيا بطارية IBC. في أول يوم تداول بعد الإعلان ، ارتفع سعر سهم TCL Central بحدها. وأسهم AIXU ، التي تستخدم أيضًا تقنية بطارية IBC ، مع وجود بطارية ABC على وشك الإنتاج بكميات كبيرة ، زاد سعر السهم بأكثر من 4 مرات منذ 27 أبريل.

مع دخول صناعة الكهروضوئية تدريجياً إلى عصر N-type ، أصبحت تقنية بطارية N-type ممثلة بـ TopCon و HJT و IBC محور الشركات المتنافسة للتخطيط. وفقًا للبيانات ، تتمتع TopCon بقدرة إنتاجية حالية تبلغ 54 جيجاوات ، وقدرة إنتاج مخطط لها من 146 جيجاوات ؛ طاقتها الإنتاجية الحالية لـ HJT هي 7GW ، كما أن طاقتها الإنتاجية المخططة والقدرة الإنتاجية هي 180GW.

ومع ذلك ، مقارنة مع Topcon و HJT ، لا توجد العديد من مجموعات IBC. لا يوجد سوى عدد قليل من الشركات في المنطقة ، مثل TCL Central و Aixu و Longi Green Energy. لا يتجاوز المقياس الإجمالي للقدرات الإنتاجية الحالية ، قيد الإنشاء والإنتاجي 30 جيجاوات. يجب أن تعرف أن IBC ، التي لها تاريخ ما يقرب من 40 عامًا ، قد تم تسويقها بالفعل ، وقد نضجت عملية الإنتاج ، وأن كل من الكفاءة والتكلفة لها مزايا معينة. إذن ، ما هو السبب في أن IBC لم يصبح الطريق التكنولوجي الرئيسي لهذه الصناعة؟

تقنية المنصة لارتفاع كفاءة التحويل والمظهر الجذاب والاقتصاد

وفقًا للبيانات ، فإن IBC عبارة عن بنية خلية كهروضوئية مع تقاطع الظهر والاتصال الخلفي. تم اقتراحه لأول مرة من قبل Sunpower وله تاريخ ما يقرب من 40 عامًا. يتبنى الجانب الأمامي فيلم التخميل Sinx/Siox مزدوج الطبقة بدون خطوط الشبكة المعدنية ؛ يتم دمج باعث ، الحقل الخلفي والأقطاب المعدنية الإيجابية والسلبية المقابلة على الجزء الخلفي من البطارية في شكل ما بين التغذية. نظرًا لأن الجانب الأمامي لا يتم حظره بواسطة خطوط الشبكة ، يمكن استخدام ضوء الحادث إلى أقصى حد ، يمكن زيادة منطقة الانبعاثات الفعالة للضوء ، ويمكن تقليل الخسارة البصرية ، والغرض من تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئية تحققت.

تُظهر البيانات أن حد كفاءة التحويل النظري لـ IBC هو 29.1 ٪ ، وهو أعلى من 28.7 ٪ و 28.5 ٪ من Topcon و HJT. في الوقت الحاضر ، بلغ متوسط ​​كفاءة تحويل الإنتاج الضخم في أحدث تقنية خلايا IBC في MAXN أكثر من 25 ٪ ، ومن المتوقع أن يزيد المنتج الجديد Maxeon 7 إلى أكثر من 26 ٪ ؛ من المتوقع أن يصل متوسط ​​كفاءة التحويل لخلية ABC من AIXU إلى 25.5 ٪ ، وهو أعلى كفاءة تحويل في المختبر ، تصل الكفاءة إلى 26.1 ٪. على النقيض من ذلك ، فإن متوسط ​​كفاءة تحويل الإنتاج الضخم لـ TopCon و HJT التي كشفت عنها الشركات تتراوح عمومًا بين 24 ٪ و 25 ٪.

من خلال الاستفادة من الهيكل الواحد ، يمكن أيضًا تثبيت IBC مع Topcon و HJT و Perovskite وغيرها من تقنيات البطارية لتشكيل TBC و HBC و PSC IBC مع كفاءة تحويل أعلى ، لذلك يُعرف أيضًا باسم "تقنية النظام الأساسي". في الوقت الحاضر ، بلغت أعلى كفاءة التحويل المختبري في TBC و HBC 26.1 ٪ و 26.7 ٪. وفقًا لنتائج محاكاة أداء خلية PSC IBC التي أجراها فريق بحث أجنبي ، فإن كفاءة التحويل لهيكل 3-T PSC IBC الذي تم إعداده على خلية IBC السفلية مع 25 ٪ من كفاءة التحويل الكهروضوئية تصل إلى 35.2 ٪.

في حين أن كفاءة التحويل النهائية أعلى ، فإن IBC لديها أيضًا اقتصاديات قوية. وفقًا لتقديرات خبراء الصناعة ، فإن التكلفة الحالية لكل W من TopCon و HJT هي 0.04-0.05 يوان/واط و 0.2 يوان/وات أعلى من التكلفة ، والشركات التي تتقن عملية إنتاج IBC بالكامل يمكن أن تحقق نفس التكلفة كما PERC. على غرار HJT ، فإن استثمار معدات IBC مرتفع نسبيًا ، حيث يصل إلى حوالي 300 مليون يوان/جيجاواط. ومع ذلك ، فإن الاستفادة من خصائص الاستهلاك الفضي المنخفض ، فإن تكلفة W من IBC أقل. تجدر الإشارة إلى أن AIXU ABC قد حققت تقنية خالية من الفضة.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن IBC لها مظهر جميل لأنه لم يتم حظره بواسطة خطوط الشبكة في المقدمة ، وهو أكثر ملاءمة للسيناريوهات المنزلية والأسواق الموزعة مثل BIPV. لا سيما في سوق المستهلكين الأقل حساسية للسعر ، فإن المستهلكين أكثر من على استعداد لدفع علاوة على مظهر جمالي. على سبيل المثال ، فإن الوحدات السوداء ، التي تحظى بشعبية كبيرة في سوق الأسرة في بعض البلدان الأوروبية ، لديها مستوى أعلى من وحدات PERC التقليدية لأنها أكثر جمالا لتتناسب مع الأسطح المظلمة. ومع ذلك ، نظرًا لمشكلة عملية التحضير ، فإن كفاءة تحويل الوحدات السوداء أقل من وحدات PERC ، في حين أن IBC "الجميل" لا يملك مثل هذه المشكلة. إنه ذو مظهر جميل وكفاءة تحويل أعلى ، وبالتالي فإن سيناريو التطبيق الأوسع نطاقًا وقدرة أقوى للمنتج.

عملية الإنتاج ناضجة ، لكن الصعوبة التقنية عالية

نظرًا لأن IBC لديها أعلى كفاءة تحويل ومزايا اقتصادية ، فلماذا تنشر عدد قليل جدًا من الشركات IBC؟ كما ذكر أعلاه ، فإن الشركات التي تتقن عملية الإنتاج الخاصة بـ IBC فقط يمكن أن يكون لها تكلفة بشكل أساسي مثل بتكلفة PERC. لذلك ، فإن عملية الإنتاج المعقدة ، وخاصة وجود أنواع كثيرة من عمليات أشباه الموصلات ، هي السبب الأساسي لـ "التجميع" الأقل.

بالمعنى التقليدي ، لدى IBC بشكل أساسي ثلاثة طرق للعمليات: الأول هو عملية IBC الكلاسيكية التي تمثلها SunPower ، والآخر هو عملية Polo-IBC التي يمثلها ISFH (TBC من نفس الأصل كما هي) ، والثالث ممثل بواسطة Kaneka HBC عملية. يمكن اعتبار مسار ABC Technology of AIXU الطريق التكنولوجي الرابع.

من منظور نضج عملية الإنتاج ، حقق IBC الكلاسيكي بالفعل إنتاجًا كبيرًا. تشير البيانات إلى أن Sunpower قد شحنت ما مجموعه 3.5 مليار قطعة ؛ ستحقق ABC مقياس إنتاج كبير يبلغ 6.5GW في الربع الثالث من هذا العام. مكونات سلسلة "الثقب الأسود" من التكنولوجيا. نسبيا ، فإن تكنولوجيا TBC و HBC ليست ناضجة بما فيه الكفاية ، وسيستغرق الأمر بعض الوقت لتحقيق التسويق.

يكمن التغير الرئيسي في IBC مقارنةً بـ PERC و TopCon و HJT في تكوين القطب الخلفي ، أي تكوين منطقة P+ المترجمة ومنطقة N+ ، وهو أيضًا مفتاح التأثير على أداء البطارية . في عملية إنتاج IBC الكلاسيكية ، يتضمن تكوين القطب الخلفي ثلاث طرق: طباعة الشاشة ، حفر الليزر ، وزرع أيون ، مما يؤدي الخطوات ، 12 خطوة و 9 خطوات.

تُظهر البيانات أنه على الرغم من أن طباعة الشاشة ذات التكنولوجيا الناضجة تبدو بسيطة على السطح ، إلا أنها تتمتع بمزايا كبيرة في التكلفة. ومع ذلك ، نظرًا لأنه من السهل التسبب في عيوب على سطح البطارية ، يصعب التحكم في تأثير تعاطي المنشطات ، ويكون هناك حاجة إلى طباعة شاشة متعددة وعمليات محاذاة دقيقة ، وبالتالي زيادة صعوبة العملية وتكلفة الإنتاج. يتمتع الحفر بالليزر بمزايا أنواع المنشطات المنخفضة والتحكم ، ولكن العملية معقدة وصعبة. يتمتع زراعة الأيونات بخصائص دقة التحكم العالية وتوحيد الانتشار الجيد ، ولكن معداته مكلفة ومن السهل التسبب في تلف شعرية.

بالإشارة إلى عملية إنتاج ABC لـ AIXU ، فإنها تعتمد بشكل أساسي طريقة حفر الليزر ، وعملية الإنتاج لديها ما يصل إلى 14 خطوة. وفقًا للبيانات التي كشفت عنها الشركة في اجتماع تبادل الأداء ، فإن معدل عائد الإنتاج الضخم لـ ABC هو 95 ٪ فقط ، وهو أقل بكثير من 98 ٪ من PERC و HJT. يجب أن تعرف أن AIXU هي شركة تصنيع خلايا محترفة لها تراكم تقني عميق ، وحجم شحنها يحتل المرتبة الثانية في العالم على مدار السنة. هذا يؤكد بشكل مباشر أيضًا أن صعوبة عملية إنتاج IBC عالية.

أحد طرق تكنولوجيا الجيل التالي في TopCon و HJT

على الرغم من أن عملية إنتاج IBC صعبة نسبيًا ، إلا أن ميزاتها الفنية من نوعها تناسب حد كبير في كفاءة التحويل ، والتي يمكن أن تمدد بشكل فعال دورة حياة التكنولوجيا ، مع الحفاظ على القدرة التنافسية للسوق للمؤسسات ، فإنها يمكن أن تقلل أيضًا من العملية الناتجة عن التكرار التكنولوجي . مخاطرة. على وجه الخصوص ، تعتبر التراص مع Topcon و HJT و Perovskite لتشكيل بطارية ترادفية مع كفاءة تحويل أعلى بالإجماع من قبل الصناعة كواحدة من طرق التكنولوجيا الرئيسية في المستقبل. لذلك ، من المحتمل أن تصبح IBC واحدة من طرق التكنولوجيا من الجيل التالي في معسكرات Topcon و HJT الحالية. في الوقت الحاضر ، كشف عدد من الشركات أنها تجري البحوث الفنية ذات الصلة.

على وجه التحديد ، يستخدم TBC الذي تم تشكيله بواسطة تراكب TopCon و IBC تقنية البولو لـ IBC بدون درع في المقدمة ، مما يحسن تأثير التخميل والجهد المفتوح للدائرة دون فقدان التيار ، وبالتالي تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئية. تتمتع TBC بمزايا الاستقرار الجيد ، والاتصال الانتقائي الممتاز والتوافق العالي مع تقنية IBC. تكمن الصعوبات الفنية لعملية الإنتاج في عزل القطب الخلفي ، وتوحيد جودة التخميل من polysilicon ، والتكامل مع مسار عملية IBC.

لا يوجد لدى HBC الذي تم تشكيله عن طريق تراكب HJT و IBC أي تدريب قطبي على السطح الأمامي ، ويستخدم طبقة مضادة للانعكاس بدلاً من TCO ، والتي لديها خسارة أقل بصرية وتكلفة أقل في نطاق الطول الموجي القصير. نظرًا لتأثيره في التخميل بشكل أفضل ومعامل درجة الحرارة المنخفضة ، فإن HBC لديها مزايا واضحة في كفاءة التحويل في نهاية البطارية ، وفي الوقت نفسه ، يكون توليد الطاقة في نهاية الوحدة أعلى أيضًا. ومع ذلك ، فإن مشاكل عملية الإنتاج مثل عزل الإلكترود الصارم ، والعملية المعقدة ، ونافذة العملية الضيقة في IBC لا تزال الصعوبات التي تعيق تصنيعها.

يمكن لـ PSC IBC التي تشكلت من خلال تراكب Perovskite و IBC إدراك طيف الامتصاص التكميلي ، ثم تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئية عن طريق تحسين معدل استخدام الطيف الشمسي. على الرغم من أن كفاءة التحويل النهائية لـ PSC IBC أعلى من الناحية النظرية ، إلا أن التأثير على استقرار منتجات خلايا السيليكون البلورية بعد التراص وتوافق عملية الإنتاج مع خط الإنتاج الحالي هو أحد العوامل المهمة التي تقيد تطورها.

قيادة "اقتصاد الجمال" في صناعة الكهروضوئية

من مستوى التطبيق ، مع اندلاع الأسواق الموزعة في جميع أنحاء العالم ، فإن منتجات وحدة IBC ذات كفاءة تحويل أعلى ومظهر أعلى لها آفاق تطوير واسعة. على وجه الخصوص ، يمكن لميزاتها عالية القيمة أن ترضي سعي المستهلكين لـ "الجمال" ، ومن المتوقع أن تحصل على قسط منتج معين. بالإشارة إلى صناعة الأجهزة المنزلية ، أصبح "اقتصاد المظهر" القوة الدافعة الأساسية لنمو السوق قبل الوباء ، في حين أن المستهلكين الذين تركزوا فقط على جودة المنتج قد تم التخلي عنه تدريجياً من قبل المستهلكين. بالإضافة إلى ذلك ، يعد IBC أيضًا مناسبًا جدًا لـ BIPV ، والتي ستكون نقطة نمو محتملة على المدى المتوسط ​​إلى الطويل.

فيما يتعلق بهيكل السوق ، لا يوجد حاليًا سوى عدد قليل من اللاعبين في حقل IBC ، مثل TCL Zhonghuan (MAXN) ، و Longi Green Energy و AIXU ، في حين أن حصة السوق الموزعة تمثل أكثر من نصف الكهروضوئية الكلية سوق. خاصة مع تفشي سوق التخزين البصري للأسرة الأوروبية على نطاق واسع ، وهو أقل حساسية من الأسعار ، ومن المرجح أن تكون منتجات وحدة IBC عالية الحساسية ، عالية الكفاءة وذات القيمة العالية شائعة بين المستهلكين.