PERC電池技術的研究--材料是關鍵

2017-08-24 15:39:50 每日光伏新聞　點擊量：評論 (0)

仔細觀察近幾年太陽電池光電轉換效率的變化，會發現兩個特點，其一，電池轉換效率平均約以0 3% 年的提升速度向前發展，此類情況主要集中于一線大廠之間，受制于技術瓶頸與研發投資，二三線電池生產商在高效電池開

仔細觀察近幾年太陽電池光電轉換效率的變化，會發現兩個特點，其一，電池轉換效率平均約以0.3%/年的提升速度向前發展，此類情況主要集中于一線大廠之間，受制于技術瓶頸與研發投資，二三線電池生產商在高效電池開發方面難以獲得進一步提升。

其二，高效高質電池技術路線逐漸多樣化。以晶澳、天合、晶科、尚德、隆基樂葉、愛康、晉能、中來股份、韓華、SUNPOWER、京瓷、夏普等為代表的國內外光伏制造商各自研究高效電池技術，如鈍化發射極和背表面(PERC)、發射極鈍化和全背面擴散(PERT)、金屬穿孔卷繞(MWT)、具有本征非晶層的異質結(HIT)、交指式背接觸(IBC)等，逐漸形成不同的技術流派。

高效電池技術趨于多樣化，直接影響了其上游原材料的供應格局，導電漿料作為提高太陽能電池光電轉換效率和光伏組件功率的重要材料，其對太陽能電池效率的提升起著至關重要的作用。近幾年，以杜邦為代表的金屬導電漿料供應商緊跟電池制造商的節奏，開發與其高效電池技術相匹配的導電漿料。

PERC電池實現商業化突破，漿料是提效關鍵點

雖然存在不同的高效電池技術路線，但對這一階段欲擴產的光伏廠商而言，都需考慮一個問題：是沿用傳統產線進行技術升級還是技術革新。在各種高效電池技術中，PERC電池具有明顯的性能/成本優勢，它能與現有電池、組件的產能良好兼容，同時獲得 1% 左右的效率提升，成為首支獲得大規模商業化突破的高效電池技術。

目前PERC電池產能超過13.4GW，據亞化咨詢統計，2017年全球PERC電池產能將達25GW。效率方面，一線廠商生產的多晶PERC電池的產線效率達到19.5%，單晶PERC產線平均效率處在21%水平，其中最高效率已達21.6%。

“單晶PERC產品兼具成本與性能優勢，是目前最具競爭力的產品，未來還存在很多的效率增長空間。”中科院電工研究所太陽電池技術研究部主任王文靜研究員說道，PERC電池的效率提升與導電漿料有著密切關系，合適的漿料選擇能最大化的發揮PERC這一新型電池結構的優勢，使其效率最大化。

隨著PERC電池的快速發展，市場對 PERC 電池專用金屬導電漿料的需求越來越強烈。為了配合PERC電池對漿料的特殊需求，漿料供應商開發了一系列PERC電池專用漿料，如PERC正面低溫銀漿、背面鋁漿、PERC+背面燒穿銀漿等。

“PERC電池進一步提效的關鍵技術包括，一是PERC相關的設備和工藝的優化，使用更低復合的正面發射極結構(比如更低表面濃度的擴散方式);二是跟硅片的質量相關，比如少子壽命的提高;三是跟漿料相關，匹配有優異的接觸能力和超細線印刷的正面，摻雜鋁漿用作背面導電等。”杜邦公司技術經理曹千表示，針對PERC這一新型電池結構，杜邦™ Solamet® 開發了一整套PERC專用的整合金屬化解決方案，其中包括新一代PERC正面銀漿PV20A、PV56x系列背面銀漿、和PV36x系列背面鋁漿。

曹千進一步解釋，正面漿料可進一步助力PERC效率的提升，假如正面柵線寬度縮窄10um的話，大概可以帶來0.1%左右的效率增益; 除了柵線寬度外，進一步降低漿料和硅片的接觸電阻也可以帶來0.1%的效率增益，如果漿料可以在較低的表面濃度實現比較好的接觸，正面發射極就有空間往低參雜高方阻方向優化，從而實現進一步效率的增益。

簡而言之，正面的主要優化方向：細線印刷，Ag-Si 接觸，控制發射極復合，這也是PV20A相比上一代正面銀漿料的優化方向。杜邦新一代PERC正銀漿料PV20A可以在更低燒結溫度下形成良好的接觸，從而減少背面空洞的形成和對鈍化層的損壞，與常規正銀相比，新一代PERC正銀效率提升可超過0.1%。

2017年6月，廣東愛康旗下浙江愛旭宣布與杜邦合作，其單晶PERC電池轉換效率沖破21.5%，采用的是杜邦™ Solamet® PV20A正銀漿料。

除了正面銀漿的定制改進，PERC電池對背面導電鋁漿也有更高的要求。由于PERC電池的燒結溫度低于常規電池的燒結溫度，在更低的燒結溫度下，常規背銀出現接觸電阻變大，從而導致光電轉化效率降低。

“為了幫助電池企業解決難題，杜邦™ Solamet® 開發了PV36x系列背面鋁漿，除了其優異的電性能，同樣表現出優異的物理性能，光滑的燒結表面、不掉粉，低于200um的低翹曲度，具有良好的熱水試驗結果，提供長期可靠的老化性能。”曹千說道。

導電漿料是除了硅片之外，對成本及效率均產生影響的原材料，在高效電池技術研發中占據重要地位，因此，漿料的選擇對電池生產企業來說有深遠影響，選擇可靠的漿料供應商有利于降低失效風險、提高投資回報。