光伏组件技术详解：从材料到工艺的全面解析
光伏组件技术详解：从材料到工艺的全面解析
光伏组件，又称太阳能电池板，是太阳能发电系统中最重要的部件。它由几十块太阳能电池片、接线盒及框架组合而成，能够将太阳能转化为电能。本文将详细介绍光伏组件的各类技术、结构工艺以及市场主流技术路线。
太阳能发电原理
太阳光照在光伏电池片的半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对。在p-n结电场的作用下，空穴由p区流向n区，电子由n区流向p区。接通电路后就形成电流。其作用是将太阳能转化为电能，并送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。
太阳能电池片技术
晶体硅太阳能电池技术：有单晶硅和多晶硅的差别。优点是光电转化率较高，转换率可以达到21%以上，缺点是售价较贵。晶体硅太阳能电池技术是现在市场的主流技术。
薄膜太阳能电池技术：优点是材料用量少，售价较低，重大缺点是光电转化率只有晶体硅的一半，转换效率却只有6%-10%，所以市场占有率一直很低。
新型太阳能电池技术：优点是转换率高成本低。钙钛矿光伏电池有望最快量产的一种新型太阳能电池产品，单结钙钛矿电池理论效率极限可达33%，高于晶硅电池与薄膜电池。但是钙钛矿光伏电池有一个缺点就是效率衰减比较严重，效率衰减技术没有解决前暂时不会大规模使用。
组件类别
多晶硅光伏组件：采用多晶硅片加工出来的光伏组件，多晶硅是使用多晶硅块状材料采用铸锭工艺制造出来的（方形硅锭）。
单晶硅光伏组件：采用单晶硅片加工出来的光伏组件，单晶硅是使用多晶硅块状材料采用拉棒工艺制造出来的（圆形硅棒）。
P型光伏组件：采用P型太阳能电池片组装的光伏组件。P型太阳能电池片是在电池片掺杂工序过程中渗入三价元素“硼”的硅片，也可以添加“镓”元素。P型电池2023年已量产光伏组件转换率约21.1%至21.5%左右。
N型光伏组件：采用N型太阳能电池片组装的光伏组件。N型太阳能电池片是在电池片掺杂工序过程中渗入五价元素“磷”的硅片，也可以添加“砷”元素。N型电池2023年已量产光伏组件转换率约22.1%至22.5%左右。
光伏组件结构工艺种类
半片结构工艺：将一片电池片切割成两片再组合装配成光伏组件。
叠瓦结构工艺：将一片电池片切割成五至六片长条小片，再用导电胶将多个小电池片边缘重叠组装成光伏组件。
柔性组件工艺：柔性组件也叫轻质组件，光伏组件可以折弯起来，特别适合曲面屋顶等安装，一种方案是采用叠瓦光伏组件工艺基础上用柔性面板替代玻璃面板方案，另外一种方案是采用薄膜电池来做柔性光伏组件。
太阳能电池片尺寸分类
- 182尺寸和210尺寸电池片介绍
- 182光伏组件阵容厂家：即单块电池片尺寸为182的光伏组件(182mm*182mm)。
- 210光伏组件阵容厂家：即单块电池片尺寸为210的光伏组件(210mm*210mm)。
- 矩形光伏组件尺寸及电池片介绍
- 矩形光伏组件尺寸：2023年7月7日国内9家光伏组件厂家达成一致意见，将矩形光伏组件尺寸统一为2382mm*1134mm。
- 矩形太阳能电池片尺寸：2023年8月8日国内6家光伏组件厂家达成一致意见，将矩形太阳能电池片尺寸统一为182.2mm*191.6mm。
P型光伏组件和N型光伏组件技术路线对比
- P型电池片技术路线
- bsf技术即铝背场电池，铝背场钝化技术，转化效率低于20%，2015年时候为光伏行业主流电池技术占据90%市场，由于转换率低，现在基本淘汰。
- PERC技术即发射极钝化和背面接触技术。转化效率23% 左右，现在主流技术，市场占有率最高，基本大多数P型光伏组件都是采用PERC技术，实际转换率21%以上。2020年PERC电池在全球市场中的占比已经超过85%，且目前以双面PERC为主。
- N型电池片技术路线
- IBC全背电极接触电池，IBC电池转换效率逐年稳步提升，电池量产平均转换效率24.5%，理论转换效率上限是 26.2%。
- HJT异质结电池，本征薄膜异质结电池技术，基本原理为以晶硅太阳能电池片为基层，再叠加薄膜太阳能技术，大的归类还是属于N型组件技术路线，异质结电池有HJT和HIT两种，电池量产平均转换效率为 24.73%，理论转换效率上限是 27.5%。
- TNC钝化接触电池，目前TNC电池量产转换效率已超25.1%
- TOPCon氧化层钝化接触电池技术，量产最高效率超过25%，理论转换效率上限是28.7%。
- 光伏组件发展前景
- N型TOPCon电池的理论极限效率28.7%，市场量产N型光伏组件转换率22.1%至22.5%左右，后续技术还有较大的提升空间。
- P型PERC电池的理论极限效率24.5%，现在量产P型光伏组件转换率21.1%至21.5%左右，技术发展空间已经接近瓶颈，后续技术提升空间已经很小了。