لماذا لم تصبح تقنية بطاريات IBC هي الاتجاه السائد في صناعة الطاقة الكهروضوئية؟

في الآونة الأخيرة، أعلنت شركة TCL Zhonghuan عن الاشتراك في سندات قابلة للتحويل من MAXN، وهي شركة مساهمة، مقابل 200 مليون دولار أمريكي لدعم البحث والتطوير لمنتجات سلسلة Maxeon 7 القائمة على تقنية بطاريات IBC. وفي أول يوم تداول بعد الإعلان، ارتفع سعر سهم TCL Central إلى الحد الأقصى. وأسهم Aixu، التي تستخدم أيضًا تقنية بطاريات IBC، مع اقتراب إنتاج بطارية ABC بكميات كبيرة، ارتفع سعر السهم بأكثر من 4 مرات منذ 27 أبريل.

مع دخول صناعة الخلايا الكهروضوئية تدريجيًا إلى عصر النوع N، أصبحت تكنولوجيا البطاريات من النوع N التي تمثلها TOPCon وHJT وIBC محط اهتمام الشركات التي تتنافس على التخطيط. وفقًا للبيانات، تتمتع TOPCon بقدرة إنتاجية حالية تبلغ 54 جيجاوات، وقدرة إنتاجية قيد الإنشاء والمخطط لها تبلغ 146 جيجاوات؛ وتبلغ الطاقة الإنتاجية الحالية لشركة HJT 7 جيجاوات، وتبلغ طاقتها الإنتاجية قيد الإنشاء والمخطط لها 180 جيجاوات.

ومع ذلك، بالمقارنة مع TOPCon وHJT، لا يوجد الكثير من مجموعات IBC. لا يوجد سوى عدد قليل من الشركات في المنطقة، مثل TCL Central وAixu وLONGi Green Energy. ولا يتجاوز الحجم الإجمالي للطاقة الإنتاجية الحالية وتحت الإنشاء والمخطط لها 30 جيجاوات. يجب أن تعلم أن IBC، التي يعود تاريخها إلى ما يقرب من 40 عامًا، قد تم تسويقها بالفعل، وقد نضجت عملية الإنتاج، كما أن الكفاءة والتكلفة لهما مزايا معينة. إذًا، ما هو السبب وراء عدم تحول IBC إلى المسار التكنولوجي السائد في الصناعة؟

تقنية المنصة لزيادة كفاءة التحويل والمظهر الجذاب والاقتصاد

وفقًا للبيانات، فإن IBC عبارة عن هيكل خلية كهروضوئية مزود بوصلة خلفية واتصال خلفي. تم اقتراحه لأول مرة بواسطة SunPower ويعود تاريخه إلى ما يقرب من 40 عامًا. يستخدم الجانب الأمامي فيلم التخميل المضاد للانعكاس مزدوج الطبقة SiNx/SiOx بدون خطوط شبكية معدنية؛ ويتم دمج الباعث والمجال الخلفي والأقطاب المعدنية الموجبة والسالبة المقابلة في الجزء الخلفي من البطارية في شكل متداخل. نظرًا لعدم حجب الجانب الأمامي بخطوط الشبكة، يمكن استخدام الضوء الساقط إلى أقصى حد، ويمكن زيادة المساحة الفعالة التي ينبعث منها الضوء، ويمكن تقليل الخسارة البصرية، ويمكن تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي حقق.

تظهر البيانات أن الحد النظري لكفاءة التحويل لـ IBC هو 29.1%، وهو أعلى من 28.7% و28.5% لـ TOPCon وHJT. في الوقت الحاضر، وصل متوسط ​​كفاءة تحويل الإنتاج الضخم لأحدث تقنيات خلايا IBC من MAXN إلى أكثر من 25%، ومن المتوقع أن يرتفع المنتج الجديد Maxeon 7 إلى أكثر من 26%؛ من المتوقع أن يصل متوسط ​​كفاءة التحويل لخلية ABC الخاصة بـ Aixu إلى 25.5%، وهي أعلى كفاءة تحويل في المختبر، وتصل الكفاءة إلى 26.1%. في المقابل، فإن متوسط ​​كفاءة تحويل الإنتاج الضخم لـ TOPCon وHJT الذي كشفت عنه الشركات يتراوح بشكل عام بين 24% و25%.

من خلال الاستفادة من الهيكل أحادي الجانب، يمكن أيضًا تركيب IBC مع TOPCon وHJT وperovskite وتقنيات البطاريات الأخرى لتشكيل TBC وHBC وPSC IBC بكفاءة تحويل أعلى، لذلك تُعرف أيضًا باسم "تقنية المنصة". في الوقت الحاضر، وصلت أعلى كفاءة تحويل مختبرية لـ TBC وHBC إلى 26.1% و26.7%. وفقًا لنتائج محاكاة أداء خلية PSC IBC التي أجراها فريق بحث أجنبي، فإن كفاءة التحويل لهيكل 3-T PSC IBC المُعد على الخلية السفلية لـ IBC مع تركيب أمامي لكفاءة التحويل الكهروضوئي بنسبة 25% تصل إلى 35.2%.

في حين أن كفاءة التحويل النهائية أعلى، فإن IBC تتمتع أيضًا باقتصاديات قوية. وفقًا لتقديرات خبراء الصناعة، فإن التكلفة الحالية لكل واط من TOPCon وHJT هي 0.04-0.05 يوان/واط و0.2 يوان/واط أعلى من تكلفة PERC، ويمكن للشركات التي تتقن عملية إنتاج IBC بشكل كامل تحقيق نفس التكلفة كما الايثيلين. كما هو الحال مع HJT، فإن استثمار معدات IBC مرتفع نسبيًا، حيث يصل إلى حوالي 300 مليون يوان/ جيجاوات. ومع ذلك، وبالاستفادة من خصائص الاستهلاك المنخفض للفضة، تكون التكلفة لكل واط من IBC أقل. ومن الجدير بالذكر أن ABC's Aixu قد حققت تكنولوجيا خالية من الفضة.

بالإضافة إلى ذلك، تتمتع IBC بمظهر جميل لأنها غير محجوبة بخطوط الشبكة في المقدمة، وهي أكثر ملاءمة للسيناريوهات المنزلية والأسواق الموزعة مثل BIPV. خاصة في السوق الاستهلاكية الأقل حساسية للسعر، يكون المستهلكون على أتم استعداد لدفع علاوة مقابل المظهر الجمالي. على سبيل المثال، تتمتع الوحدات السوداء، التي تحظى بشعبية كبيرة في السوق المنزلية في بعض البلدان الأوروبية، بمستوى أعلى من التميز من وحدات PERC التقليدية لأنها أكثر جمالا لتتناسب مع الأسطح الداكنة. ومع ذلك، نظرًا لمشكلة عملية الإعداد، فإن كفاءة التحويل للوحدات السوداء أقل من وحدات PERC، في حين أن IBC "الجميل بشكل طبيعي" لا يواجه مثل هذه المشكلة. إنه ذو مظهر جميل وكفاءة تحويل أعلى، وبالتالي فإن سيناريو التطبيق نطاق أوسع وقدرة أقوى للمنتج.

عملية الإنتاج ناضجة، ولكن الصعوبة التقنية عالية

نظرًا لأن IBC تتمتع بكفاءة تحويل أعلى ومزايا اقتصادية، فلماذا يقوم عدد قليل جدًا من الشركات بنشر IBC؟ كما هو مذكور أعلاه، فإن الشركات التي تتقن عملية إنتاج IBC بشكل كامل هي فقط التي يمكنها الحصول على تكلفة تساوي بشكل أساسي تكلفة PERC. ولذلك فإن عملية الإنتاج المعقدة، وخاصة وجود أنواع عديدة من عمليات أشباه الموصلات، هي السبب الأساسي لقلة "التكتلة".

بالمعنى التقليدي، تحتوي IBC بشكل أساسي على ثلاثة مسارات معالجة: واحدة هي عملية IBC الكلاسيكية التي تمثلها SunPower، والأخرى هي عملية POLO-IBC التي تمثلها ISFH (TBC من نفس الأصل كما هي)، والثالثة ممثلة بواسطة عملية كانيكا HBC. يمكن اعتبار المسار التكنولوجي ABC الخاص بـ Aixu هو المسار التكنولوجي الرابع.

من منظور نضج عملية الإنتاج، حققت IBC الكلاسيكية بالفعل إنتاجًا ضخمًا. تظهر البيانات أن شركة SunPower قامت بشحن ما مجموعه 3.5 مليار قطعة؛ ستحقق ABC حجم إنتاج ضخم يبلغ 6.5 جيجاوات في الربع الثالث من هذا العام. مكونات سلسلة تقنية “الثقب الأسود”. نسبيا، تكنولوجيا TBC وHBC ليست ناضجة بما فيه الكفاية، وسوف يستغرق الأمر وقتا لتحقيق التسويق.

فيما يتعلق بعملية الإنتاج، يكمن التغيير الرئيسي لـ IBC مقارنةً بـ PERC وTOPCon وHJT في تكوين القطب الخلفي، أي تشكيل منطقة p+ المتداخلة ومنطقة n+، وهو أيضًا المفتاح للتأثير على أداء البطارية . في عملية إنتاج IBC الكلاسيكية، يتضمن تكوين القطب الخلفي بشكل أساسي ثلاث طرق: طباعة الشاشة، والحفر بالليزر، وزرع الأيونات، مما يؤدي إلى ثلاثة مسارات فرعية مختلفة، ويتوافق كل مسار فرعي مع عدد من العمليات يصل إلى 14 خطوات، 12 خطوة و 9 خطوات.

تظهر البيانات أنه على الرغم من أن طباعة الشاشة باستخدام التكنولوجيا الناضجة تبدو بسيطة على السطح، إلا أنها تتمتع بمزايا كبيرة من حيث التكلفة. ومع ذلك، نظرًا لأنه من السهل إحداث عيوب على سطح البطارية، فمن الصعب التحكم في تأثير المنشطات، ويتطلب الأمر طباعة شاشة متعددة وعمليات محاذاة دقيقة، وبالتالي زيادة صعوبة العملية وتكلفة الإنتاج. يتميز النقش بالليزر بمزايا انخفاض نسبة تراكيبه وأنواع المنشطات التي يمكن التحكم فيها، لكن العملية معقدة وصعبة. تتميز عملية زرع الأيونات بخصائص دقة التحكم العالية وانتظام الانتشار الجيد، ولكن معداتها باهظة الثمن ومن السهل التسبب في تلف الشبكة.

بالإشارة إلى عملية إنتاج ABC لـ Aixu، فهي تعتمد بشكل أساسي طريقة النقش بالليزر، وتتكون عملية الإنتاج من 14 خطوة. وفقًا للبيانات التي كشفت عنها الشركة في اجتماع تبادل الأداء، فإن معدل إنتاج الإنتاج الضخم لـ ABC يبلغ 95% فقط، وهو أقل بكثير من 98% لـ PERC وHJT. يجب أن تعلم أن Aixu هي شركة تصنيع خلايا محترفة تتمتع بتراكم تقني عميق، ويحتل حجم شحناتها المرتبة الثانية في العالم على مدار العام. وهذا يؤكد أيضًا بشكل مباشر أن صعوبة عملية إنتاج IBC عالية.

أحد مسارات تكنولوجيا الجيل التالي لـ TOPCon وHJT

على الرغم من أن عملية إنتاج IBC صعبة نسبيًا، إلا أن ميزاتها التقنية من نوع النظام الأساسي تفرض حدًا أعلى لكفاءة التحويل، والذي يمكن أن يطيل دورة حياة التكنولوجيا بشكل فعال، مع الحفاظ على القدرة التنافسية في السوق للمؤسسات، ويمكنه أيضًا تقليل التشغيل الناجم عن التكرار التكنولوجي . مخاطرة. على وجه الخصوص، يعتبر التكديس مع TOPCon، وHJT، والبيروفسكايت لتشكيل بطارية ترادفية ذات كفاءة تحويل أعلى، بمثابة أحد مسارات التكنولوجيا الرئيسية في المستقبل. لذلك، من المرجح أن تصبح IBC واحدة من مسارات تكنولوجيا الجيل التالي لمعسكرات TOPCon وHJT الحالية. وفي الوقت الحاضر، كشف عدد من الشركات عن قيامها بإجراء البحوث التقنية ذات الصلة.

على وجه التحديد، يستخدم TBC الذي تم تشكيله من خلال تراكب TOPCon وIBC تقنية POLO لـ IBC بدون درع في المقدمة، مما يحسن تأثير التخميل وجهد الدائرة المفتوحة دون فقدان التيار، وبالتالي تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي. تتمتع TBC بمزايا الاستقرار الجيد واتصال التخميل الانتقائي الممتاز والتوافق العالي مع تقنية IBC. تكمن الصعوبات التقنية لعملية الإنتاج في عزل القطب الخلفي، وتوحيد جودة التخميل للبولي سيليكون، والتكامل مع مسار عملية IBC.

لا يحتوي HBC المتكون من تراكب HJT وIBC على درع كهربائي على السطح الأمامي، ويستخدم طبقة مضادة للانعكاس بدلاً من التكلفة الإجمالية للملكية، والتي تتميز بفقد بصري أقل وتكلفة أقل في نطاق الطول الموجي القصير. نظرًا لتأثير التخميل الأفضل ومعامل درجة الحرارة المنخفض، تتمتع HBC بمزايا واضحة في كفاءة التحويل عند طرف البطارية، وفي الوقت نفسه، يكون توليد الطاقة عند طرف الوحدة أعلى أيضًا. ومع ذلك، فإن مشاكل عملية الإنتاج مثل عزل القطب الصارم والعملية المعقدة ونافذة العملية الضيقة لـ IBC لا تزال هي الصعوبات التي تعيق تصنيعها.

يمكن لـ PSC IBC المتكون من تراكب البيروفسكايت وIBC تحقيق طيف الامتصاص التكميلي، ومن ثم تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي من خلال تحسين معدل استخدام الطيف الشمسي. على الرغم من أن كفاءة التحويل النهائية لـ PSC IBC أعلى من الناحية النظرية، فإن التأثير على استقرار منتجات خلايا السيليكون البلورية بعد التكديس وتوافق عملية الإنتاج مع خط الإنتاج الحالي يعد أحد العوامل المهمة التي تحد من تطورها.

قيادة "اقتصاد الجمال" في الصناعة الكهروضوئية

من مستوى التطبيق، ومع ظهور الأسواق الموزعة حول العالم، تتمتع منتجات وحدة IBC ذات كفاءة التحويل الأعلى والمظهر الأعلى بآفاق تطوير واسعة. وعلى وجه الخصوص، يمكن لميزاتها عالية القيمة أن ترضي سعي المستهلكين وراء "الجمال"، ومن المتوقع أن تحصل على قسط معين من المنتج. وبالإشارة إلى صناعة الأجهزة المنزلية، أصبح "اقتصاد المظهر" القوة الدافعة الأساسية لنمو السوق قبل الوباء، في حين تخلى المستهلكون تدريجياً عن تلك الشركات التي تركز فقط على جودة المنتج. بالإضافة إلى ذلك، تعد IBC أيضًا مناسبة جدًا لـ BIPV، والتي ستكون نقطة نمو محتملة على المدى المتوسط ​​إلى الطويل.

وفيما يتعلق بهيكل السوق، لا يوجد حاليًا سوى عدد قليل من اللاعبين في مجال IBC، مثل TCL Zhonghuan (MAXN)، وLONGi Green Energy، وAixu، في حين أن حصة السوق الموزعة تمثل أكثر من نصف إجمالي الطاقة الكهروضوئية. سوق. خاصة مع الانتشار الواسع النطاق لسوق التخزين البصري المنزلي الأوروبي، والذي يعد أقل حساسية للسعر، ومن المرجح أن تحظى منتجات وحدات IBC عالية الكفاءة وعالية القيمة بشعبية كبيرة بين المستهلكين.