Игорь Шахрай, генеральный директор Hevel Solar, для PV Tech о том, что позволило компании сегодня занять лидирующие позиции в мире по производству ячеек HJT, предстоящем мероприятии PV HeterojunctionTech в Санкт-Петербурге 18-19 ноября 2020 года.
«В начале 2010-х годов основные производители солнечных модулей руководствовались намерением избежать зависимости от очень высоких цен на кремний в тот момент. Поскольку это был первый в России комплекс изготовления солнечных модулей полного цикла, мы столкнулись с некоторыми проблемами, начиная со строительства производственного объекта и заканчивая его расширением. Параллельно мы выполняли несколько программ НИОКР, направленных на повышение эффективности и снижение затрат к концу этапа наращивания. За этот период мы многому научились, создали профессиональную команду и приобрели навыки, которые по-прежнему ценны для текущих и будущих программ. К тому времени, когда тонкопленочные технологии начали сокращаться во всем мире из-за резкого падения цен на поликремний, мы уже взяли на себя обязательства по строительству сотен мегаватт солнечных станций, мы наняли и обучили персонал для всех наших бизнес-единиц: завода, научно-исследовательского центра и подразделения проектирования и строительства. Мы также были воодушевлены результатами исследований и разработок, которые подтвердили, что наиболее дорогая часть производственных линий, а именно системы PECVD, могут быть применены в технологии гетероперехода, и они действительно доказали рекордную эффективность ячеек среди фотоэлектрических технологий на основе кристаллического кремния. Кроме того, технология PECVD является низкотемпературным процессом. Простая структура солнечных элементов HJ в сочетании с их высокой эффективностью и низкотемпературной обработкой делает их очень привлекательными для фотоэлектрической промышленности. По этой причине мы решили преобразовать существующую линию производства микроморфных модулей в новую линию HJT.
Процесс PECVD является основным в преобразовании технологии тонкопленочных солнечных элементов в технологию гетеропереходов. Знания, которые мы получили, запустив нашу тонкопленочную линию, позволили нам быстро перейти к производству гетеропереходных элементов. Толщина слоев PECVD остается в нанометровом масштабе. Пленки в структурах HJT действительно являются проблемой с точки зрения настройки свойств материала таких пленок.
Одной из самых больших проблем было обеспечение стабильной эффективности ячеек. Мы смогли достичь цели за 3 месяца. С тех пор эффективность ячейки постоянно растет. В апреле 2017 года начался этап наращивания при поддержке собственной технологии солнечных элементов с гетеропереходом, разработанной нашим собственным центром исследований и разработок, и потребовалось около трех месяцев для достижения целевой производительности. После достижения всех критериев производительности и соответствия параметров процесса на всех этапах процесса нам приходилось корректировать дизайн наших солнечных электростанций в соответствии с быстрым ростом эффективности элемента и мощности модуля. Годовая производственная мощность была увеличена с первоначальных 97 МВт до 160 МВт в течение первой фазы проекта. На втором этапе проекта (июнь 2017 года — май 2019 года) производственная мощность была увеличена до 260 МВт, и к марту мы завершили третий этап, увеличив производственную мощность до 340 МВт.
В целом, для технологии HJT процесс PECVD по-прежнему является узким местом, как с точки зрения капитальных затрат, так и производственных мощностей, с типичной производительностью 2400–3600 Вт / час; между тем отраслевой стандарт смещается в сторону 6000 — 8000 Вт / ч. С самого начала мы осознали критический шаг в этом процессе, и позже мы успешно справились с ним на двух этапах расширения производственных мощностей. Другой проблемой является толщина ячейки. Хотя ее дальнейшее уменьшение также возможно, без существенных потерь в эффективности, внедрение более тонких пластин в массовое производство в настоящее время ограничено проблемами обработки, что приводит к чрезмерной скорости разрушения пластин
Начав производство на уровне около 21% эффективности, сегодня мы имеем в среднем 23,4% в массовом производстве. Самыми важными областями, на которых мы сосредоточились, были качество пассивации и границы раздела между слоями. Однако этого результата можно было достичь только путем разработки каждого процесса и доведения характеристик каждого материала до наилучшего. И, конечно, очень важно точно настроить процессы для стабилизации характеристик ячеек по всей производственной цепочке.
На самом деле здесь есть несколько целей. Во-первых, это постоянное увеличение мощности модуля, что напрямую связано с эффективностью ячейки. Во-вторых, это, конечно, сокращение производственных потерь и неэффективного использования материалов, постоянная оптимизация перечня материалов и избежание дополнительных затрат.
Наши ячейки являются двухсторонними с самого начала нашего производства. Это дает преимущество в любой конструкции модуля — как стекло-стекло, так и обратное листовое стекло. Мы внедрили в нашем производстве как двухсторонние, так и односторонние модульные конструкции.
