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晶体硅电池可工业化技术前瞻 一 收藏 分享 2011-1-3 1325 | 发布者 mulucky | 查看数 614 | 评论数 0 | 来自 Solarzoom 光伏杂志摘要 近来传统晶体硅太阳能电池的技术开发水平大幅度提升,出现如 STP 的 PLUTO 电池,英利的PANDA 电池, CSUN的 SE 电池, JA 利用硅墨形成 SE等已工业化技术。这些技术各有其优劣。这里不做详细评论,下面将探讨除上述电池结 . 近来传统晶体硅太阳能电池的技术开发水平大幅度提升,出现如 STP的 PLUTO电池,英利的 PANDA电池, CSUN的 SE电池, JA利用硅墨形成 SE等已工业化技术。这些技术各有其优劣。这里不做详细评论,下面将探讨除上述电池结构外可工业化的电池结构或技术(资料来源于网络及文献) 。根据各国太阳能电池开发实验室及部分企业的研究成果,有如下几种技术具有潜在的发展1.德国 ISE的 LFC( laser fired contact) PERC cells,该电池制作利用 Nd YAG激光烧蚀沉积在氧化硅或者氮化硅上面的薄膜铝金属,实现低串联电阻的欧姆接触。由于背面电池采用了点接触的结构,金属复合大幅度减少,背面电池的钝化性能大幅度增加。该技术解决了传统电池背面复合高的缺陷。利用这种技术在 P 型衬底上,该机构获得了 21.6的转换效率。下图一显示了其典型的电池结构及不同基底材料 LFC电池典型的 I-V 参数。图一 ISE典型的 LFC电池结构表一不同基底材料 LFC电池的典型特点结合激光技术,金属成膜技术,衬底要求低,易推广,可实现高效电池的批量制作 I-V 参数。2.背接触电池,该电池工艺利用光刻或精密丝网印刷技术,结合分区扩散工艺,实现电池背面 PN 结的形成。 该电池背面金属电极呈手指形状, 也有人称其为 IBC电池, 焊接位置位于边缘的 6个接触点上。但是,由于该技术需要使用电镀工艺( NiCuAg/Sn) ,该工艺技术的实现需要很强的技术势力。目前通过工艺的不断优化,在 2010年 SUNPOWER获得 24.2的最高工业化电池转换效率,刷新了工业化电池的效率记录。下图二显示了其典型的电池结构图二典型的背接触电池结构表二 Sunpower 电池某一天产线典型的效率分布图(实心柱状图)及对应 A300的效率分布(空心柱状图)特点电池高效,唯一已工艺化的背接触电池,外观美观,尤其是组件外观,零衰减。原材料的特殊需求(高寿命的 N 型硅片) ,成本(复杂的工艺) 。3.SANYO的 HIT 电池,该电池工艺同样采用在 N 型硅片衬底上利用异质结技术实现高效电池的制作。该电池采用非晶硅钝化发射结和薄发射结的技术,实现高 VOC 电池的制作( 747mV 的 Voc 2010年西班牙 PVSEC上展示的最新成果) ,近来获得了 22.8的电池光转换效率。由于采用了非晶硅钝化技术和薄发射结技术,其技术对设备的要求苛刻。该公司目前已经在不同国家转让其技术和设备,据说设备成本非常昂贵。下图三,四分别显示了其典型的电池结构及 AIST2009年的测试结果。图三典型的 HIT 电池结构图四 2009年 7月日本 AIST测试的最高 HIT 电池 I-V 参数特点电池高效,唯一工业化的利用非晶硅钝化的异质结电池;可做双面电池结构,做BIPV 应用的话,组件外观漂亮,电池零衰减。由于非晶硅特点,需要研究其长期稳定性。实际的薄膜工艺控制是难点。4.正面结 N 型电池( Fraunhofer ISE) 该电池工艺采用新的表面钝化技术 ( Al2O3) 在 N 型硅片衬底上实现高效电池的制作。 该电池采用 Al2O3钝化发射结技术,实现 23.9效率电池的制作。由于采用了 Al2O3钝化技术,该技术的导入引起业内 Al2O3钝化技术的井喷式发展(工艺研究和设备制作) 。现在研究有成型的设备,如 RR, BENQ等。下图五显示了其典型的电池结构图五典型的正面结 N 型电池结构表三 2010年正面结 N 型电池的最高效率电池的 I-V 参数特点高效,比背接触电池具有低的技术要求及可能的成本优势,不足之处是正电极要进行金属蒸镀。如果利用丝网印刷技术的话,其技术应用前景广阔。5.EWT/MWT 技术,该电池结构设计源于 Sunpower 的背接触电池,利用激光技术将硅进行钻孔( laser drilling )处理,然后进行腐蚀去损伤层处理。由于在工艺工程中需要采用分区扩散的掩膜技术, 注定其工艺成本较高。 利用这种技术, 在 P 型多晶硅衬底上, 已获得了 18.8的转换效率。下图六显示了其典型的电池结构。图六典型的 EWT/MWT 电池结构特点 1 目前最高效的多晶体电池制作工艺, 结合电池封装工艺, 可以实现非常小的 power loss。难点要关注起激光的选择,激光打孔工艺的优化及金属浆料的选择。此外, 由日本三菱公司开发的多晶硅电池在 2010年也获得了 19.1的多晶最高效率。 但是由于其使用 RIE技术,激光打孔技术,其成本昂贵。下图七仅简单显示其电池结构。图七日本三菱公司开发的高效多晶电池结构
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