光伏国际技术路线图(中文翻译版).pdf

光伏国际技术路线图光伏国际技术路线图 1 摘要摘要 光伏企业需要制造发电产品用来抗衡传统能源和其他可再生资源 一种国 际技术路线图 ITRPV 可以帮助我们认清并明确一些改进的趋势和要求 国际半 导体设备材料产业会 SEMI 光伏国际路线图的一个目标就是提供给供应商和客 户有关晶硅光伏行业的预期技术走势 并鼓励人们对规格和改进方面的讨论 该路线图的目的并不是向人们介绍需要改进领域的详细技术改进方案 而是强 调需要改进的光伏技术点并推动综合解决方案的发展 目前 ITRPV 的第六版 联合 26 家包括多晶硅制造商 硅片供应商 晶硅太阳能电池制造商 组件制造 商 光伏设备供应商 生产原材料供应商以及光伏研究院等机构 共同做好了 准备 目前的出版物涵盖了整个的晶硅光伏价值链 包括晶化 硅片 电池制 造 组件制造以及光伏系统 早期出版物公布的一些重要参数与新的参数在一 起作了修正 同时也公布了光伏行业一些新兴趋势的讨论 2014 年估算的全球光伏组件装机量已经达到了 45 55GWp 晶硅市场大约 占据了 90 的市场份额 薄膜技术占据了不到 10 的市场份额 基本没有改变 路线图描述了晶硅组件生产的技术革新和趋势 经过 2013年一个短暂的平稳期后 组件价格在 2014年连续下降 先进电池技术的实施以及改良材料的使用提升了组件的平均功率 2014 年 一些厂家盈利的部分原因归结于对光伏价值链每个步骤降本的不断努力 价格 曲线继续维持着 20 的降速 与历史经验曲线速率相吻合 通过引入双面电池 及单面接触电池的概念 配合改善硅片 电池正面和背面以及组件技术 在以 后的几年内 这种速率还会继续维持 ITRPV 这一期的修订版中将继续讨论这 方面的问题 这些领域改善的最终结果是 到 2025 年 标准多晶硅组件的平均 输出功率将超过 310Wp 60 个电池片 电池和组件的性能提升以及生产成本的 大幅下降将会降低光伏系统的成本 确保光伏发电的长期竞争力 路线图活动与 SEMI 将会继续合作 最新信息将会每年出版一次 以确保 整个产业链生产商和供应商的良好沟通 更多信息请登录网址 2 方案方案 贯穿整个价值链的主题可以分为三个领域 材料 工艺流程和产品 SEMI 收集了参与公司以及匿名公司的数据 所有的公司一致同意路线图出版物刊登 讨论结果 如表 1 所示 标记颜色区分参数用来描述技术的成熟度 绿色表示 技术已经在应用 黄色表示知道工业解决方案但还没有应用到批量生产 橘黄 色表示知道临时的解决方案 但是成本太高或不适合生产 红色表示还没有想 出工业解决方案 标注的所有参数的数据点都取自输入数据点的中间值 绿色 工业解决方案存在并在产线中应用 优化 黄色 知道工业解决方案但还没有应用到批量生产 橘黄色 知道临时的解决方案 但是成本太高或不适合生产 红色 工业解决方案还没有想出 表 1 标记颜色用来区分技术成熟度 如上所述 主题被分为了三个领域 材料 流程和产品 此时 我们将晶化 硅片 电池 组件和光伏系统的相关议题分别发给了各自领域的厂家 2 1材料 这部分描述了价值链中原材料和耗材的需求和趋势 替换一些原材料来保 证产品的实用性 避免环境污染 降低成本并提高效率 价格动态在光伏发电 与其它可再生能源的竞争中扮演重要的角色 2 2流程 降低价格要引进新的技术和材料以及高效的生产设备 通过提供关键生产 数据信息和详细的工艺设计来提高电池效率和组件输出功率 这部分路线图提 供多种新的发展方向并支持这些方案 明确了价值链中每个部分的生产和技术 问题 生产主题以提高生产率为中心 而技术改进更倾向于电池和组件效率的 提升 2 3产品 价值链的每一部分都有一个最终的产品 因此 未来几年产品部分会讨论关键 因素的预期发展 其中关键因素包括铸锭 硅片 晶硅太阳能电池 组件以及 光伏系统 3 光伏经验曲线光伏经验曲线 明显的 光伏生产过程中费用的降低也会引起物价回降 图 1 表示光伏组 件的价格曲线 根据 1976 年到 2014年 12月累计组件发货量 MWp 展示了 2011 年组件的平均价格 US Wp 组件发货量领先组件系统安装量多年 通过一 个双对数曲线我们可以看出 尽管在 100MGp 处出现波动 但发货量小于 3 1GMp 截止到 2003 年底 时 每个点是呈线性分布的 这表明每次累计光 伏组件发货量翻倍时 平均的卖出的价格就会下降 21 图 1 中较大的差异主 要由 2003 2013年之间巨大的市场波动造成的 图中的最后两个点分别表示了 2013 年年底和 2014 年年底的平均价格和对 应年的出货量 其中 2013 年平均价格为 0 72 US Wp 总出货量为 34GWp 2014年平均价格为 0 62 US Wp 总出货量为 39 3GWp 截止到 2012 年底的出 货量很明显的超过了 100GMp 大约在 184GWp 左右 而根据 IEA 提供的数据 2012年实际的出货量在 177GWP 左右 4 成本考虑成本考虑 图 2 描绘了从 2010 年一月至 2015 年二月多晶硅组件的价格走势图 图中 也单独标出了多晶硅料 多晶硅片以及电池片的价格 光伏产业链严重的产能 过剩导致 2011 年和 2012 年多晶光伏组件价格下降 低于晶硅组件的成本 图 2 的插图显示了硅原料 硅片 电池片和组件四个部分所占的价格比例 从 2013 年 12 月到 2015 年 2 月 总体的价格水平下降了 10 每个部分的价格比 例也有一定程度的波动 P 硅仍然是最贵的特殊材料 组件转换价格几乎占据 了组件价格的 50 和 ITRPV 第三版分析的晶硅光伏组件价格一样 除硅外 组件的生产花费 主要由耗材和原材料组成 如果 2015 年预期的光伏组件装机量大于 60GMp 大于市场需求的 50GMp 那么 组件的价格将不会抵消任何成本的增长 换句话说 光伏组件制造的压力将会继续存在 因此 降低耗材和原材料成本 仍将是一个重要的任务 有三个策略可以应对这一挑战 1 通过提升生产利用率以及有效利用硅和非晶硅材料 进一步降低整个 产业链当中每个部分的成本 2 针对不同的市场需求 引进特定的组件产品 即权衡成本最优化 最 高需求量产品以及完全定制产品之间的的关系 3 在成本没有明显增加的前提下 提高组件功率输出和电池片效率 最后一条表明效率提升依赖于工艺过程中新设备的最小投入 其中也包括 延长折旧设备的使用周期 来避免折旧成本的明显提升 5 2014 年成果年成果 5 1材料 5 1 1材料 硅锭和硅片 正如第四章所讨论的 P 硅在晶硅组件中的价格是最贵的 因此在降本中 也有很大的潜力 如图 3 所示 我们希望流化床技术 FBR 在与西门子工艺 竞争中占据更大的份额 在随后的几年当中 其他技术如冶金法制备硅在与传 统多晶硅技术的竞争中没有明显的成本优势 但他们仍会在市场上流通 金刚石线切割的引入在硅片工艺降本方面将会有很大程度的提升 目前 研磨液硅片切割仍是主流的切割技术 金刚石线切割已成熟应用于单晶硅片的 切割 他的应用将会进一步扩展 图 4 表示多晶硅量产中不同硅片切割技术所占份额比例 在未来十年 金 刚石切割有望取代研磨液硅片切割占据主要的市场份额 其他的一些新兴的硅 片切割技术 特别是 kerfless 技术 不会占据超过 5 的市场份额 这是由现有 切割技术的高成熟度决定的 生产更薄的硅片 减小切口损失 提高回收率以及降低耗材成本等措施 都可以有效积累财富 在随后的几年中切割线径将会进一步降低 届时将会有 更多可回收的硅和金刚线 碳化硅的回收率将会恒定维持在 80 左右 5 1 2材料 电池工艺 由图 2 可知 硅片价格占据了电池价格的将近 51 降低硅片厚度本应会 更高效地利用硅材料 但实际情况并没有按前几期路线图预期的来发展 这是 由下滑的市场价格造成的 相对于更薄的硅片 180 m 厚度的硅片被应用于电 池和组件生产线 这可能是由于较小的切口损失 依据当今的研究 图 5 给出 了预期的量产晶硅硅片的最小厚度值 图 5 显示 在接下来的 7 年当中多晶硅 的硅片厚度最小可以达到 150 m 截止到 2025 年 根据组件技术的要求 单晶 硅硅片的厚度最小可以达到 120 m 未来的组件技术可以允许的硅片厚度将会 减小到 100 m 金属浆料包括银浆和铝浆在电池工艺流程中都是非常重要的 而且也是当 今晶硅电池技术中除了硅片以外最昂贵的材料 因此 降低浆料消耗是非常必 要的 图 6 表示 156 156mm2硅片印刷后剩余银浆量的减少趋势图 该趋势图 通过我们估算所得 如图所示 在过去几年每片电池片银浆量逐年降低 截止 到 2025 年 单片银浆量将会从 100mg 减小到 40mg 这得益于新的浆料和网版 技术 而且从供应商和生产厂商之间的供求关系也可明显的表现出来 2015 年 4 月银浆平均价格在 581US kg 相当于每片 5 8US cents 对于效率为 18 3 的多晶硅电池 价格为 1 3 US cents Wp 对比图 2 仍然占据去除硅片价格 的 10 由于银浆将会持续保持在一个较高 的价位 因此 作为一种降本手段 继 续降低银浆消耗尤为重要 尽管电池生产中一直在降低银浆消耗量 银仍有可能被其他性价比高的金 属大规模取代 采用电镀技术话 铜就是一种很好的替代品 假设在 2018 年之 前批量生产中铜没有被引入 它仍有可能在 2020 年占据大约 30 的份额 在 金属替代设备被引入之前 必须解决有关可靠性和粘附性的技术问题 在批量 生产之前 调试好相关的设备和工艺 因此 在未来几年内 银仍有可能在晶 硅电池领域占据最大的市场 从 2017年开始 不含铅的浆料将会广泛应用于晶硅批量产线中 依据 2011 年欧盟下发的限制有害物质指令 RoHS 2 含铅浆料将会受 到限制 这种限制影响了欧盟市场中电子电气设备领域有关含铅或其他物质的 应用 同时也适用于指令范围内相关设备的部件 RoHS 2 不包括太阳能板 这 就意味着太阳能板可以含铅 并且不用遵守指令 1 中设定的最大浓度临界值 指令不适用于太阳能板在未来几年依然有效 而 RoHS 2 可能会在 2021 年中旬 复审 at the latest 2 届时 电池制造商们要谨慎行事 而上述讨论的 RoHS 2 不包括太阳能板仅限于在固定位置长期使用的太阳能板 比如发电厂 屋顶 建筑一体化等 如果上述讨论的部件可以适用在其他设备 而 RoHS 2 不排除 这些设备 如 charge calculators 那么这个部件也必须准守指令规定 5 1 3材料 组件 目前 组件的附加成本显然是占主导地位的材料成本 如果要降低组件附 加成本 则要考虑 5 3 章中提到的提升组件性能以及降低材料成本 提升组件 性能的方法包括降低光学损失 比如前表面玻璃的吸收和反射 和连接线损失 降低材料成本的方法包括 1 降低材料用量 比如材料的厚度 2 更换或取代昂贵材料 3 减少材料的浪费 近几年 为了提升前表面玻璃的传输效果 减反层被广泛应用 如图 7 所 示 在未来十年内 减反层玻璃在晶硅组件前表面材料中仍占据主导地位 占 据超过 80 的份额 从长远来看 其他材料 比如聚合物基前表面材料将会占 据大于 10 的份额 若减反玻璃在将来被广泛应用 那么在整个的组件寿命周期内 各种户外 环境下减反玻璃保持高效性和稳定性是非常重要的 这样看来 市场上的减反 层并不全部符合要求 然而 一个很明显的趋势表明 在未来五年内 减反层 的平均寿命将会提升到与组件预期寿命相同的水平 如图 8所示 在很长的一段时间内 含铅焊带在太阳能电池组件生产中被当做一种标准 焊接技术 由于环境和其他方面的原因 越来越多的生产厂商在考察含铅焊带 的替代品 从图 9中可以看出 在未来五到七年内 无铅焊带和导电胶有希望在市场份额中占据一席之地 从长远考虑 其他的焊接技术 wire based 有希望发展为主导的焊接技术 需 要重点指出的是 新兴的焊接技术要与未来使用的 ever thinner 硅片相匹配 从 这方面来考虑 导电胶的低温方法或 wire based 焊接方法是在低温低压力下进 行 对薄硅片来说有先天的优势 这一趋势表明会产生一种新的焊接技术 但 还没有明确的方向 由于封装材料和背板材料在组件生产中占据很大一部分成本 因此要集中 精力降低这些材料的成本 然而 同时保持或改进这些性能又会牵扯到组件寿 命 如图 10和图 11 所示 这将会催生出新的封装和背板材料 从图 10 可以看出 聚烯烃所占市场份额预计将会从 2014 年的 2 增加到 2025 年的 30 然而 图中显示 EVA 在未来十年内仍然会占据市场份额的 60 以上 而可供选择的背板材料有更强的发展趋势 从图 11 可以看出 截止到 2025 年 TPA 的市场份额是降低的 而相应的市场份额将会被玻璃和 APA 取 代 分别达到 25 和 20 左右 PET将继续保持 40 的市场份额 从组件边框到层压的安装过程中硅树脂将会逐渐替代胶带 而且 到 2025 年 硅树脂的市场份额将会从现在的 75 增加到 90 为了保持组件质量 电池片要避免隐裂 大多数的与会公司在生产过程中 都会检测他们的产品 与会人员只提供抗 PID Potential Induced Degradation 指数和组件概念 其他方面信息不提供 同时 行业里面没有一个全行业认可和实施的隐裂概念 也没有一个测试 隐裂和抗 PID 指数的标准方法 大家普遍认同的是降低测试费用 ITRPV 作者 建议采用 IEC 测试标准 这样可以避免 过度测试 5 2工艺流程 5 2 1工艺流程 生产 通过改变硅锭的常见尺寸可以提升晶硅工艺的生产量 通过路线图的预测 图 12 显示了浇注法和提拉 连续提拉法生长单晶硅锭质量的增长图 图中箭头 重叠的位置表明 超过 1000kg 重量的 G6 G7 硅锭正应用于目前的生产中 在 接下来的 4 年中 通过向 G8 过度 浇注型硅锭的质量将增加到 1200kg 在未 来 10 年连续提拉技术的驱动下 单晶硅硅锭的质量将会翻倍 从图 13 可以预测到 在接下来的 10 年当中 晶体的生产量将会增长 40 50 图 13 也总结了切割技术的生产趋势 截止到 2025 年各种切割技术的生产 量预期增长 20 25 减少切口损失来提升良率也会提升硅片生产率 甚至会超越提高成产量带 来的影响 研磨液切割带来的切口损失一般比金刚石切割损失高 25 m 虽然如此 目 前研磨液切割 150 m 硅片和金刚石切割 130 m 硅片的损失 在未来 10 年里都 会下降 25 m 这进一步强调了图 4所示的金刚石切割技术的长期优势 这种切 割技术也会长期占据市场 优化生产量是保持成本竞争优势的根本 因此 为了实现最大产出 增加 设备的生产能力是一种降低和工具相关的成本的合适方法 为了匹配电池生产 线从前 化学过程和热过程 到后 金属化和分类 的生产能力 工艺过程应 当具有相同的容量 表 2 总结了电池生产设备的预期生产能力 截止到 2025 年 与从前到后工艺生产能力同步 在市场上每小时 3200 片的金属化工具已经存在 该领域取得更大的进步要 依赖于栅线印刷技术 目前的侧重点是更窄的栅线宽度和更低的浆料消耗 更详细的讨论这个点的话 要从两个方面来考虑 标准的解决方案倾向于 改良的最优解决方案 该方案适用于批量生产以及原有的设备 改良的解决方 案也适用于原有的设备 但要与一些新的自动化概念和高产出率联系在一起 两种方案都是通过引入新工具实现实质性的改进 而降低折旧率和实验成本也 是必不可少的 当前的投资周期打消了之前几期有效的预期 目前还没有新的 设备大批量投入到生产 生产厂商仍旧在工艺改进和升级现有设备方面做文章 在化学过程和热过程中一些提升生产量的小工具可以被引入 特别是通过 替换或升级来合并生产线 在下一个新的投资周期中 新工具的概念可以小范 围的实行来测试批量生产能力 为了减小楼层空间和组件生产成本 设备应该占据更小的空间来实现更高 的生产产出量 这样的话就有可能将之前的改进和新的发展起来 尤其是串接 和封装工艺 如图 14 对于后续的工艺 需要更短工艺时间新的封装材料 2019 年之后 随着新的串接工艺和背接触电池概念的出现 串接工艺有望得到 明显的提升 随着组件车间更高效率的设备的增加 相应产线的操作工将会减 少 5 2 2工艺流程 技术 随着高效电池概念的引入 太阳能电池中的前表面复合 背表面复合以及 晶硅材料体复合都必须降低 前后表面和体内的复合电流可以很好的描述相应 地复合程度 图 15 表示各种复合电流的下降走势 复合电流的计算方法可以在文献中查阅到 或者如果其他的复合参数已知 的话 也可以从 I V 曲线中得到复合电流 通过改善单晶和多晶硅材料的质量 可以将多晶硅的体复合电流降到 100fA cm2 单晶硅的体复合电流降到 50fA cm2 对于 N 型单晶硅片来说 体 复合电流可以降低到 30 fA cm2 在未来 10年内可以进一步降低到 10 fA cm2 改进结晶工艺可以降低体复合电流 见 5 3 改善浇注法制备的硅材料 如高效多晶硅 类单晶硅 可以有效降低体复合电流 前表面和背表面的复合电流对于不同集体材料也是类似的 到 2025 年 复 合电流值有望降低 50 铝背场的引入不能将背表面复合电流控制在 200 fA cm2以内 2012 年以来 生产工艺中引入了背钝化电池的概念 PERC 技术 图 16 预示了适用于 N 型 和 P 型电池的不同背钝化技术在市场中所占的份额 PECVD 方法制备 Al2O3层 的方法被广泛应用 现已在批量生产线铺开 其他的技术 比如 ALD 法沉积 Al2O3层或 PECVD法沉积 SiONx层都有望占据少量的市场份额 影响前表面复合的一个参数是方块电阻 ITRPV 较早几版的倡议书中提到 的增加发射极电阻的想法已经被证实 图 17 预测的 N 型发射极电阻的走势图 不管是否为选择发射极 薄层电阻已经提升到 100Ohm square 并已投产 以后将会规范化 如果使用选择发射极 薄层电阻只趋向于低参杂区域 然而 前表面复合电流包含所有和前表面相关的参数 发射极 表面态 界面 从 2022 年开始 120 Ohm square 的高方阻有望引入产线 然而 涉及到发 射极的界面接触方式要进一步改善 图 18 预计了 P 型硅工艺中不同磷参杂技术所占的市场份额 尽管一些扩散 技术如均相离子注入以及选择参杂等存在可行性 但均相扩散在随后几年仍是 主流的扩散方式 在这一期的 ITRPV 中 针对 N型电池 我们第一次讨论了不同的硼参杂技 术 图 19显示了不同硼掺杂技术的预期市场份额 目前应用最广的 BBr热扩散 技术将逐渐被离子注入或选择掺杂技术 如 APCVD 取代 在晶硅电池生产中 前表面的金属化是关键的一步流程 新的前表面金属 粘结剂可以连接之前讨论的低参杂发射极 也不会降低印刷质量 降低栅线宽度的同时 栅线电阻不要有明显的增加 要与浅结发射极紧密 联系 为了实现这些目的 一个可行的方案就是在不增加工艺成本的前提下 采用一种选择发射极结构 图 20 表明栅线宽度在 50 60 m 范围内时 当前的 生产工艺是允许的 在接下来的 10 年里 栅线宽度有望降低到 30 m 然而 相对前几年 栅线宽度的降低速度似乎有所减缓 降低栅线宽度可提升效率 如果 5 1 2 节中讨论的银价格也在降低 就要权 衡利弊了 许多提升印刷质量的方法都是可行的 相对两次印刷技术 单印刷 技术是目前应用的主流的一种印刷方式 两次印刷技术需要增加印刷步骤以及 精准的对齐 更 XX 的双数印刷技术是将主栅印刷和副栅印刷分开 这样可以 减少主栅银浆量 这些技术在第五期中讨论过 在金属化过程中对齐精准度是 很重要的 到 2019 年精准度将要求控制在 10 m 以内 图 21 显示了不同金属化技术的预期走势图 到 2025 年传统的丝网印刷仍 将使主流的技术 可以应用到目前丝网印刷设备上的钢板印刷技术 有望在 2017 年应用于批量生产 截止到 2025 年 有望占据 20 的市场份额 电镀技 术有望占据 30 的市场份额 这一点在 5 2 1 中讨论过 其他的技术 像喷墨 气溶胶或者滴涂等 在小众市场有可能得到应用 汇流条的消失将进一步减小 栅线宽度 但这也要求进一步优化组件接触技术 金属化趋势和主栅线数相关 图 22 显示了预期的走势 我们预测 在未来 几年内当前占主导地位的 3 主栅技术将会被 4 或 5 主栅技术替代 而且 无主 栅技术在组件生产过程中要求复杂的接触技术 我们知道 太阳能电池功率输出越大越好 能表现这种关系的一个参数就 是电池 组件功率比 公式为 组件功率 电池功率 电池数量 对于多晶硅 酸腐蚀技术 比值大约为 99 5 对于单晶硅碱腐蚀技术 比值大约为 98 如图 23 如图 23 描绘的那样 两种电池的功率比值有望超过 100 这意味着最终 组件的功率将会超过应用到组件中的电池片的总功率 通过改进光路线 使得 光从组件不活泼区域转移到电池片的活泼区域 这样有可能实现上述情况 新 的接触和封装技术 如更窄的 ribbons 提升紫外吸收性能的封装材料 将会获得 额外的功率 接线盒是连接组件和光伏系统的电接口 我们预计 在 2017 年到 2019 之 间 分流二极管的内部连接方式将会被焊接取代 5 3产品 当今晶硅太阳能电池的硅片市场被浇注型材料所占据 截止到 2015 年将占 据超过 60 的市场份额 然而 这些市场份额最终将会缩水到低于 50 像之 前那样 简单的区分单晶和多晶是不够的 如图 24 晶硅市场变得越来越多样 化 高效多晶硅材料现在占据着浇注型材料的市场 由于他的优异的性能 高 效多晶硅材料有望在 2022 年完全取代传统多晶硅材料 目前市场上没有类单晶 材料 但他有望在 2025 年从新回来并占据 8 的市场份额 单晶硅有望超过浇注型材料强势回归 并在 2025 年占据超过 47 的市场份 额 之前的几期杂志也证实了单晶硅市场从 P 型像 N 型的转移 2020 年以后 通过 kerfless 和 ribbon 技术制备的硅材料将大量出现 图 25 表示出了制备单晶硅中的不同技术 CCz 法有价格优势 市场份额将 会超过传统的 Cz 法 FZ 法制备的材料有最高的转换效率 在 2025 年时也有望 出现在单晶硅市场并占将近 20 的市场份额 路线图也预示 pseudo 方块硅将会超过 full 方块硅占据市场 尽管如此 full 方块硅的市场份额仍有望从当前的 2 增加到 2025年的 20 图 26 显示了预期的在不同硅片材料上 所作双面接触和背接触电池的平均 效率 这些效率都是在顶级产线实现的 从图中可看出 仍有很大的技术潜力 来提升电池的性能 相对于 P 型太阳能电池 N 型太阳能电池表现出了更明显的效率增长趋势 在随后的两到三年里不会出现明显的 N 型和 P 型单晶双面接触电池的效率数据 在这里首次指出 多晶硅电池的效率有望超过 20 并批量生产 N 型基底的电池概念有望达到更高的效率 包括 HJT 电池和背接触电池 这些电池都是以 N型硅片作为基底的 图 27 显示了 156 156 60 片典型组件的功率走势图 图 26 中的电池效率 和图 23 中的组件 电池功率比值也考虑在内 多晶硅和高效多晶硅采用酸腐蚀 单晶硅和类单晶硅采用碱腐蚀 Pseudo 方块单晶硅片的对角线长度在 200 205mm 之间 需要指出的是 对于高效背接触电池组件 不仅限于 156 156 为了和 双面接触技术很好的比较 图 27 中给出的功率值是相对值 从图 27 中可以看出 到 2025年 高效多晶硅的组件功率可以达到 310W N型单晶硅的组件功率可以超过 360W 这一期的 ITRPV 预测占据主流市场的双面接触电池概念 如图 28 所示 在当今市场 PERC 电池的市场份额将超过 BSF 电池 而且 到 2025 年 异质 结 HIT HJT 电池的市场份额将增加到 10 硅基串联 tandem 电池将在 2019年实现批量生产 此外 图 29 显示会出现越来越多的双面光敏电池 即双面电池 我们的研 究机构预测 从 2014 年开始 双面电池的市场份额将会稳步上升 截止到 2025 年将占 20 的市场份额 由于不是所有的双面电池都会采用双面玻璃或透 明背板来组装成双面电池组件 因此双面组件的比例将低于双面电池 的比例 为了减小接触损失 市场中将会出现一半尺寸的电池 而这种电池技术需 要增加切割电池的工艺步骤 而且需要调整串焊设备 这将影响电池和组件的 生产 如图 30 所示 一半尺寸电池的市场占有率将从 2015 年的 2 增加到 2025年的 30 至于组件的尺寸 根据不同的用途 市场被分为以下几种 60 组件 72 组件以及 80 组件 前两种的市场份额都大于 40 第三种的市场份额在 2 左 右 对应于小众市场的其他组件尺寸 32 36 48 到 2025 年将占据小于 10 的市场份额 如图 31 当前主流的 60 组件在 2025 年仍将占据 50 的市场份 额 近几年 所谓的接线盒技术取得了一定的进展来提升光伏系统功率输出 在近 几年的 ITRPV 中 我们想判断一下这些技术是否是主要的发展趋势 如图 32 所示 根据与会人员提供的信息 除了分流二极管以外 不加任何功能的接线 盒在未来 10年仍将占据市场主导 直流 交流 DC AC 微型逆变器在 2025 年有望占据 10 的市场份额 集 成安全开关 应付火灾 和 DC DC 转换器 功率优化器 同样有希望占据 5 的市场份额 6 光伏系统光伏系统 由于近几年光伏组件价格的明显下降 除组件以外的平衡系统 balance of system BOS 成本成为了整个系统成本和平准化电力成本 levelized cost of electricity LCOE 重要的因素 在图 33 和图 34 中我们可以看到美洲 欧洲和 亚洲大于 100kWp 的光伏系统陈本走势 这里面不包括像许可证 融资在内的 软性成本 这些成本在各个国家有很大的区别 排除 软性成本 在欧 洲和美洲的系统成本分布以及发展是非常相似的 从图 33 和图 34 可以看出 在以后的 10 年里亚洲 欧洲和美洲的光伏系统 成本都降低了大约 30 降低走势也是非常相似的 由于单纯系统成本的不同 组件部件 逆变器 接线 安装以及土地的价格分配也有所不同 和系统成本 相比 可以发现组件成本份额的不同 然而 在美洲和欧洲这些份额下降到 50 在亚洲的话维持在 60 一种趋势是将系统电压从 1000V增加到 1500V 这种趋势将在 2017年实现 并在 2025年占据大约 30 的市场份额 通过减小光伏系统电缆直径增加系统电 压 进而降低电阻和 BOS 损失 此外 大于 100kWp 的光伏系统平均功率等级有望从 255Wp 增大到 310Wp 60 组件 从 310Wp 增大到 365Wp 72 组件 这些也会降低 BOS 价格 目前 ITRPV 的参与者在预测光伏系统的一种长期趋势 采用 1 axis tracking 方式建造的大规模晶硅光伏系统所占的市场份额将从目前的 6 增加到 2025 年的 20 以上 相比之下 2 axis tracking 方式建造的只能占据小于 2 的 市场份额 作为发电的一个关键点 LCOE 在和其他可再生以及非可再生资源发电相 比时显得尤为重要 为了证明光伏发电的优势 我们计算了不同环境下大型光 伏发电系统的 LCOE 如图 35 实际的光伏系统价格严重依赖于他所在的位 置 我们认为 2014 年的价格为 1300 USD kWp 典型的中国大型光伏系统价格 考虑到图 34中预测的系统成本趋势 到 2025 年系统成本将降低到 810 左右 如图 35 所示 根据日晒水平 当前 LCOE 的价格可以维持在 0 05 0 10 USD 左右 将 ITRPV 预测的系统价格趋势考虑在内 到 2025 年光伏发电成本 可以维持在 0 03 0 06USD 除了跟系统成本和日晒水平相关外 LCOE 也非常 依赖金融环境和系统寿命 我们是根据 25 年的系统寿命来计算的 然而 通过 组件技术的提升 系统寿命可以延长到 30 年甚至更长 LCOE将进一步降低 而这些将使得清洁的 具有价格优势的光伏发电在将来的能量供应中扮演重要 的角色 7 展望展望 在前几期的路线图中 我们讨论了晶硅光伏组件生产成本的可能发展趋势 也强调了一个事实 对于光伏的未来而言 在增加组件输出功率的同时 降低 单片成本是最有前景的方案 表 3集合了 ITRPV 之前五期的数据 预测了之后的组件价格和出货量 2013 和 2014 年预测的总出货量比实际的要高一些 得益于欧洲光伏行业 协会 EPIA 的相关政策 这反映出光伏行业不在是靠补贴运营的小众行业 而是非常有朝气的行业 然而 关于光伏行业的预测仍然存在很大的不确定性 尽管这样 历史价格曲线的结合点以及图 36 的 ITPRV 的成本趋势都表