PERC電池技術(shù)的研究--材料是關(guān)鍵

2017-08-24 15:39:50 每日光伏新聞　點(diǎn)擊量：評(píng)論 (0)

仔細(xì)觀察近幾年太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的變化，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)，其一，電池轉(zhuǎn)換效率平均約以0 3% 年的提升速度向前發(fā)展，此類情況主要集中于一線大廠之間，受制于技術(shù)瓶頸與研發(fā)投資，二三線電池生產(chǎn)商在高效電池開

仔細(xì)觀察近幾年太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的變化，會(huì)發(fā)現(xiàn)兩個(gè)特點(diǎn)，其一，電池轉(zhuǎn)換效率平均約以0.3%/年的提升速度向前發(fā)展，此類情況主要集中于一線大廠之間，受制于技術(shù)瓶頸與研發(fā)投資，二三線電池生產(chǎn)商在高效電池開發(fā)方面難以獲得進(jìn)一步提升。

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

高效電池技術(shù)趨于多樣化，直接影響了其上游原材料的供應(yīng)格局，導(dǎo)電漿料作為提高太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率和光伏組件功率的重要材料，其對(duì)太陽(yáng)能電池效率的提升起著至關(guān)重要的作用。近幾年，以杜邦為代表的金屬導(dǎo)電漿料供應(yīng)商緊跟電池制造商的節(jié)奏，開發(fā)與其高效電池技術(shù)相匹配的導(dǎo)電漿料。

PERC電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化突破，漿料是提效關(guān)鍵點(diǎn)

雖然存在不同的高效電池技術(shù)路線，但對(duì)這一階段欲擴(kuò)產(chǎn)的光伏廠商而言，都需考慮一個(gè)問(wèn)題：是沿用傳統(tǒng)產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)升級(jí)還是技術(shù)革新。在各種高效電池技術(shù)中，PERC電池具有明顯的性能/成本優(yōu)勢(shì)，它能與現(xiàn)有電池、組件的產(chǎn)能良好兼容，同時(shí)獲得 1% 左右的效率提升，成為首支獲得大規(guī)模商業(yè)化突破的高效電池技術(shù)。

目前PERC電池產(chǎn)能超過(guò)13.4GW，據(jù)亞化咨詢統(tǒng)計(jì)，2017年全球PERC電池產(chǎn)能將達(dá)25GW。效率方面，一線廠商生產(chǎn)的多晶PERC電池的產(chǎn)線效率達(dá)到19.5%，單晶PERC產(chǎn)線平均效率處在21%水平，其中最高效率已達(dá)21.6%。

“單晶PERC產(chǎn)品兼具成本與性能優(yōu)勢(shì)，是目前最具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，未來(lái)還存在很多的效率增長(zhǎng)空間。”中科院電工研究所太陽(yáng)電池技術(shù)研究部主任王文靜研究員說(shuō)道，PERC電池的效率提升與導(dǎo)電漿料有著密切關(guān)系，合適的漿料選擇能最大化的發(fā)揮PERC這一新型電池結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)，使其效率最大化。

隨著PERC電池的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì) PERC 電池專用金屬導(dǎo)電漿料的需求越來(lái)越強(qiáng)烈。為了配合PERC電池對(duì)漿料的特殊需求，漿料供應(yīng)商開發(fā)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(jìn)一步提效的關(guān)鍵技術(shù)包括，一是PERC相關(guān)的設(shè)備和工藝的優(yōu)化，使用更低復(fù)合的正面發(fā)射極結(jié)構(gòu)(比如更低表面濃度的擴(kuò)散方式);二是跟硅片的質(zhì)量相關(guān)，比如少子壽命的提高;三是跟漿料相關(guān)，匹配有優(yōu)異的接觸能力和超細(xì)線印刷的正面，摻雜鋁漿用作背面導(dǎo)電等。”杜邦公司技術(shù)經(jīng)理曹千表示，針對(duì)PERC這一新型電池結(jié)構(gòu)，杜邦™ Solamet® 開發(fā)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(jìn)一步解釋，正面漿料可進(jìn)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(lái)0.1%左右的效率增益; 除了柵線寬度外，進(jìn)一步降低漿料和硅片的接觸電阻也可以帶來(lái)0.1%的效率增益，如果漿料可以在較低的表面濃度實(shí)現(xiàn)比較好的接觸，正面發(fā)射極就有空間往低參雜高方阻方向優(yōu)化，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步效率的增益。

簡(jiǎn)而言之，正面的主要優(yōu)化方向：細(xì)線印刷，Ag-Si 接觸，控制發(fā)射極復(fù)合，這也是PV20A相比上一代正面銀漿料的優(yōu)化方向。杜邦新一代PERC正銀漿料PV20A可以在更低燒結(jié)溫度下形成良好的接觸，從而減少背面空洞的形成和對(duì)鈍化層的損壞，與常規(guī)正銀相比，新一代PERC正銀效率提升可超過(guò)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(zhuǎn)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(jìn)，PERC電池對(duì)背面導(dǎo)電鋁漿也有更高的要求。由于PERC電池的燒結(jié)溫度低于常規(guī)電池的燒結(jié)溫度，在更低的燒結(jié)溫度下，常規(guī)背銀出現(xiàn)接觸電阻變大，從而導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)化效率降低。

“為了幫助電池企業(yè)解決難題，杜邦™ Solamet® 開發(fā)了PV36x系列背面鋁漿，除了其優(yōu)異的電性能，同樣表現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能，光滑的燒結(jié)表面、不掉粉，低于200um的低翹曲度，具有良好的熱水試驗(yàn)結(jié)果，提供長(zhǎng)期可靠的老化性能。”曹千說(shuō)道。

導(dǎo)電漿料是除了硅片之外，對(duì)成本及效率均產(chǎn)生影響的原材料，在高效電池技術(shù)研發(fā)中占據(jù)重要地位，因此，漿料的選擇對(duì)電池生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)有深遠(yuǎn)影響，選擇可靠的漿料供應(yīng)商有利于降低失效風(fēng)險(xiǎn)、提高投資回報(bào)。

責(zé)任編輯：lixin

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