2016 PERC太阳电池研讨会二

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2016 PERC太阳电池研讨会二继续6月底在无锡的PERC会议, 下面来自乐叶的PERC太阳能电池产业化趋势,主要关注PERC技术产业现状,效率的提升以及PERC电池光致衰减(LID和成本的下降。主要内容一.PERC电池原理简介及性能分析二. PERC电池产业化现状三.电池效率提升四:PERC电池成本下降五:总结一:PERC电池原理简介及性能分析PERC电池原理常规电池有着比较高的背表面复合在现在的硅片厚度下,降低背表面复合速率可以显著提升效率。对于扩散长度更长的单晶来说,提升的效率更为显著。在型单晶硅上可以实现的效率提升,多晶硅上可以实现0.6%的效率提升。三氧化二铝可以为P型硅表面提供很好的钝化。PERC技术采用Al2O3膜对背表面进行钝化,可以有效的降低背表面复合,提高 开路电压,增加背表面反射,提高短路电流,从而提高电池效率。PERC电池由于其工艺相对简单,成本增加较少,是目前和未来的主流量产工艺。PERC电池性能小于标准光强下的相对效率主要由开路电压的变化来决定,常规电池的相对开路电压低于PERC电池,且光强越弱,两电池的暗饱和电流密度相差越大,短路电流相差越大,相对效率相差越多。在低辐照度条件下PERC电池弱光响应优于常规电池温度增加,红外波段的吸收增加。PERC电池的红外波段量子效率高,其电流温度系数高。PERC电池的开路电压更高,电压温度系数更低。所以PERC电池的温度系数更低。PERC的温度系数优于常规,其发电量受温度影响相对更小,相同条件下,系统具有更高的发电量。二. PERC电池产业化现状三.PERC电池效率提升有效复合速率与金属区域复合速率和所占面积,钝化区域复合速率有关。背表面有效复合速率随着金属区域和钝化区域的复合速率的降低而降低。金属区域复合很高的时候,钝化区域复合速率<20cm/s时,有效复合速率的改变很小。Al2O3钝化,Spass<5cm/s,限制因素为金属区域的复合速率。电池目前提升效率的方向是优化开孔图形和体电阻率。理论上,dot 是最佳的,在相同的收集效果下,其合金接触面积是最少的,因而可达到更高的和.但是dot 对于浆的要求高,形成空洞的可能性高。的空洞介于和dot 之间,对的要求相对低一些,更容易实现。背表面的局部接触会造成串联电阻的增加和的降低。优化是在开路电压和之间寻求平衡。P型电池在PERC技术上进一步提升效率的路线还包括采用选择性发射极和局部B掺杂。目前Solarworld公司采用选择性发射极结构产线效率达到21.4%,Trina 也采用此技术在中试线上小批量平均效率达到20.9%,最高效率达到21.4%。昱晶平均效率达到21.2%,最高效率达到21.4%。SE的工艺路线有:硅墨水,掩膜etch back, 腐蚀浆料etch back, PSG激光掺杂。目前最简单的工艺应该是通过PSG的激光掺杂。降低金属区域的复合速率也是提升效率的有效途径。可以进行局部的激光B掺杂,效率提升0.2-0.3%。除此之外,还可以采用双面电池结构。采用双面PERC电池的技术路线有两种:一种是在目前的PERC电池工艺的基础上将全部铝浆调整为局部铝栅线,优点是背表面由于为栅线结构,使得局部背场的厚度增加,从而提高了开路电压,缺点是印刷时需要对准,典型的公司是solarworld。另一种是采用烧穿铝浆,典型的研究机构是ECN,优点是无需激光开孔的步 骤,缺点是该烧穿铝浆目前只对单层氧化铝膜的穿透效果良好,在组件端需要 配合高反射的封装材料使用。 如果采用丝网印刷的Al2O3,或许可以直接印刷带有开孔的Al2O3,也可以避免激光开孔的步骤。双玻组件具有优异的耐UV性能、抗PID性能、防风沙性能、机械性能。双玻组件技术目前已经比较成熟。采用白色EVA,可以使封装损失小于白色背板。2.5mm/2.0mm钢化玻璃已经可以批量生产。双玻组件具有极高的可靠性,其各种环境测试中功率衰减为普通组件的50%左右。PERC电池光致衰减(LID)目前单晶的光致衰减主要是B-O复合引起的,由于PERC电池具有更高的开路电压,导致其具有更高的衰减。降低LID的主要措施有:降低硅片氧含量—市场主流数值为20ppma,隆基可实现量产15ppma以下,研发13ppma以下,最低5ppma改变掺杂剂—全掺镓(3.5米长晶棒头尾电阻率比约14) (尚在专利保护期内)—硼镓共掺(头部电阻率3,尾部电阻率0.5,电阻均匀性较好,尾部寿命≥20us)Ø电池端采用光照退火工艺Ø采用N型硅片退火工艺设备厂商单晶光致衰减(LID)的解决方案乐叶单晶PERC推出Hi-Mo1 ,采用创新处理技术使LID最低控制在1%以内,一般控制在1.5% 以内。更低的衰减,更高的发电量经测算,采用低光衰的高效单晶PERC组件,年平均发电量较多晶和常规单晶高5.2%和2.5%。四.PERC电池成本下降硅片成本下降趋势隆基公司的硅片成本路线图:未来3年内,采用新的拉晶技术和切片等技术,P型硅片的成本可以下降30%,进一步提升单晶硅片的竞争力。PERC电池成本现状PERC电池成本下降趋势五.总结1.PERC电池具有更低温度系数,更好的弱光响应,相同情况下具有更高的发电量。2. P型PERC技术将成为主流技术并逐步替代常规电池。3.未来PERC可以向优化激光开孔图案和体电阻率,选择性发射极结构和B局部掺杂工艺发展,也可以采用双面电池结构并采用双玻的封装方式。4.单晶PERC电池LID问题可以通过硅片掺镓、减少氧含量或光照退火工艺解决。5.随着技术的进步,PERC电池效率将不断提升,成本将不断下降,2018年成本将降低20%。
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