重新审视用于光伏的薄硅：一种技术经济视角
应用物理
2021-10-04 v4
摘要
在光伏（PV）中采用薄 Si 晶圆可降低资本支出（capex）与制造成本，并加速 PV 制造的增长。当今关于薄 Si 有两个关键问题：(a) 我们还能从晶圆减薄中获得多少经济收益？(b) 向薄晶圆过渡的技术挑战是什么？在本工作中，我们使用一个耦合了器件仿真、自下而上成本建模与现金流增长模型的综合技术经济框架，重新评估了薄 Si 对当前与未来 PV 组件的益处与挑战。当采用具备足够好表面钝化的先进技术概念时，50 微米晶圆可达到与 160 微米晶圆同样高的效率。随后我们从多晶硅到组件的制造 capex、组件成本以及公用事业 PV 系统的平准化度电成本（LCOE）方面量化了薄 Si 晶圆的经济收益。特别是，LCOE 在所有研究的器件架构下都偏好更薄晶圆，并可能比 160 微米晶圆的值降低逾 5%。随着组件效率的进一步提升，采用 50 微米晶圆的先进薄晶圆器件概念可降低制造 capex 达 48%、组件成本达 28%、LCOE 达 24%。此外，我们应用可持续增长模型研究 2030 年的 PV 部署情景。发现即便在非常激进的财务情景下，最先进的产业概念也无法实现气候目标，因此需要薄晶圆的 capex 降低效益来促进更快速的 PV 增长。最后，我们讨论了实现高效率 PV 组件薄 Si 晶圆高良率制造所剩余的技术挑战与创新领域。
引用
@article{arxiv.1906.06770,
title = {Revisiting Thin Silicon for Photovoltaics: A Technoeconomic Perspective},
author = {Zhe Liu and Sarah E. Sofia and Hannu S. Laine and Michael Woodhouse and Sarah Wieghold and Ian Marius Peters and Tonio Buonassisi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1906.06770},
year = {2021}
}