晶体硅电池可工业化技术前瞻-solarbe文库

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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