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太阳电池比较技术的讨论 王文静 中科院电工所 中国科学院大学各种电池组件最高效率 各种组件的功率 比较让人很迷惑市场上的PERC电池效率 与组件的功率是多少 电池效率21.7起 60型组件320330W5BB 9BB 12BB SMW0BB 无栅线 全片 半片 拼片 叠瓦 PERCSE Topcon POLO HJT 2222.5 22.8 23.0 23.7 24.0 25.0 22.5 23.0 305310 310315 330335 325330从电站LCOE看太阳电池技术的性价比 Pierre Verlinden, Manufacturing of the next generation ofhigh-efficiency solar cells and modules, 2ndInternational Workshop on SHJ Solar Cells, 2019 成都Pierre Verlinden, Manufacturing of the next generation ofhigh-efficiency solar cells and modules, 2ndInternational Workshop on SHJ Solar Cells, 2019 成都 从电站LCOE看太阳电池技术的性价比Pierre Verlinden, Manufacturing of the next generation ofhigh-efficiency solar cells and modules, 2ndInternational Workshop on SHJ Solar Cells, 2019 成都 从电站LCOE看太阳电池技术的性价比 此处忽视了HJT 电池的低温度系 数和低衰减效应产业生 态理论 硅材料 硅片 电池 组件 电站 多晶P型BSF电池 单晶P型PERC电池 单晶N型HJT电池 低纯/菜花料 高纯/致密料/块状 高纯/致密料/颗粒 铸锭 RCZ拉单晶 CCZ拉单晶 扩散制同质结 扩散同质制结 沉积薄膜制异质结 串焊层压 串焊层压 低温串焊层压 单面单玻 单面单玻 双面双玻 双面双玻 铸锭技术生态 准连续拉单晶技 术生态 连续拉单晶技术生态 扩散制结技术生态 沉积薄膜制结技术生态 单晶N型Topcon电池 高纯/致密料/颗粒 CCZ拉单晶 扩散同质制结 沉积薄膜制异质结 串焊层压 双面双玻 扩散制结技术生态 沉积薄膜制结技术生态产业生态理论要点  一种电池要占据应用主导地位必须建立相匹配的产业生态 硅材料 硅片 电池 组件 电站侧匹配  新技术如果导致产业生态发生变革，必定使得传统企业大批淘汰关于太阳电池的技术更迭的认识  光伏市场接受高效高价原则  P型单晶PERC电池取代P型多晶BSF电池  N型HJT或Topcon取代P型PERC电池  PERC电池是有效率瓶颈的（23）  23的PERC 技术实际上是将Topcon的概念导入到PERC电池来，或称P-Topcon技术  从太阳电池技术概念来看，Topcon电池是过渡技术，将会过渡到HJT电池  HJT电池是双极型晶体硅电池的最高形式  后HJT电池时代应该是全背电极技术，包括IBCTBCHBC  一种电池能成为产业主流产品并不完全以其效率高低为准，主要看性价比  太阳电池工艺技术要想达到更高的效率，一定面临着更高的技术难度，更窄的工艺窗口。太阳电池技术发展方向从钝化接触（con）到钝化重掺杂 SiN x H 铝背场 金属电极 p 型硅衬底 n型发射极 SiN x H 背场 金属电极 PN 型硅衬底 n型发射极 金属电极 钝化膜 SiN x H 背场 金属电极 PN 型硅衬底 n型发射极 钝化膜PERC电池的重掺区和金属接触 区域的复合严重 P N N SiNx 45μm 120μm SiNx Al 2 O 3 Ag Al 规格 电极栅 线 LDSE区域 156.75/D210 45μm 120μm 110μm 100μm 80μm 电池面 积mm 2 24432 24432 24432 24432 24432 栅线面 积mm 2 740.1 1973.5 1809.1 1644.6 1315.7 面积占 比 3.03 8.08 7.40 6.73 5.39 45μm 倪志春，下一代PERC 技术产品开发机产业化研究，第十五届中国太阳能级硅及光伏发电研讨会（2019） （PVSC2019），上海 目前PERC电池技术水平  细栅占比3  主栅占比3  SE区域线宽120μm，面积 占比8.08参数 效率损失 体 J 0 _硅片fA/cm 2 80 0.87 正表 面 J 0 _非金属区域fA/cm 2 65 0.67 J 0 _金属区域fA/cm 2 1200 0.68 金属区占比 5.23 小计fA/cm 2 124.36 背面 J 0 _非金属区域fA/cm 2 20 0.21 J 0 _金属区域fA/cm 2 600 0.20 铝浆区占比 3 小计fA/cm 2 37.4 电池总体J 0 fA/cm 2 241.76 PERC电池的含金属饱和电流 100 BSF 0 Topcon 0 HJT 65 BSF 65 Topcon 20 HJT 724.36 BSF 144.36 Topcon 40 HJT 5.23 BSF 5.23 Topcon 0 HJT 各种区域的钝化特性 J 0 及其占比  J 0_硅片 80 fA/cm 2  J 0_发射极钝化 65fA/cm 2  J 0_Ag 1200fA/cm 2  J 0_Al-BSF 600fA/cm 2  J 0_背钝化区 20fA/cm 2  J 0_HJT 20fA/cm 2  J 0_Topcon 20fA/cm 2 只要有金属-Si接触就 不可避免产生复合 PERC电池必然效率天 花板PERC → Topcon → HJT → HBC SiN x H 背场 金属电极 PN型硅衬底 n 型发射极 金属电极 钝化膜 SiN x H Poly-Si 金属电极 PN型硅衬底 n 型发射极 金属电极 钝化膜  细栅细化  主栅悬空  SE区域变窄 SiO 2 1 2  背面钝化接触 SiN x H Poly-Si 金属电极 PN型硅衬底 n 型发射极 金属电极 钝化膜 SiO 2 Topcon PERC Topcon PERC2.0  背面钝化接触  局部正表面金属 接触钝化 POLOTopcon钝化层面临着两种类型的烧穿 I类烧穿 掺杂元素烧穿 II类烧穿 金属浆料烧穿  背表面钝化失效  正表面短路双面POLO电池（Poly-SiTCO） HJT电池（a-Si） 背面TopCon电池（Poly-SiSiNx） 背面TopCon电池（Poly-SiTCO）PERC电池的效率纪录 21.40 21.70 22.13 22.61 22.71 22.78 23.26 23.45 23.60 23.95 24.03 20.00 20.50 21.00 21.50 22.00 22.50 23.00 23.50 24.00 24.50 近年来单晶PERC电池效率记录 隆基 隆基 晶科 隆基 晶科 隆基 天合 天合 晶科 天合 Solar World最新的Topcon电池效率纪录 公司 工艺特点 效率 Voc mV Jsc mA/cm 2 FF 双面率 面积 cm 2 天合 24.58 717 40.6 84.5 244.31 2019 【9 】 晶科/AUO 背面n -Topcon 正面扩硼AlOx/SiNx 24.19 721.4 40.69 82.35 85 244.31 2018 【10 】 Meryer Burger PECVD制备多晶硅 23.46 697.1 41.37 81.34 244.3 2019 【11 】 中来 背面n -Topcon 正面扩硼AlOx/SiNx 23.19 701 39.9 83 86 246.21 2019 【12 】 Fraunhofer CT板式PECVD制备多晶硅 22.5 691 40.4 83.2 244.5 2019 【13 】 Frauhofer[14] FZ ，光刻栅线,SE 25.8 724 42.9 83.1 单面 4 2017 Frauhofer[15] Mult n-Si 22.3 674 41.1 80.5 单面 4 2017 Frauhofer[16] 光刻 24.5 713 41.4 83.1 单面 100 2017 Frauhofer[15] 镀铜 23.4 697 41.1 81.2 单面 200 2018国际HJT电池的最高效率 单位 效率 VocmV Jsc mA/cm2 FF 双面率 尺寸cm2 测试认证 汉能 2019 25.11 747.0 39.56 9.67A, M2 84.98 244.45/Cz 2019【1】 中微 23.61 738 28.10 83.98 244.5/Cz 2019【2】 晋能 24.04 749.0 39.41 （9.628A,M2） 80.79 89.61 244.3/Cz 2018【3】 上彭 22.28 737.1 37.45 9.15A, M2 80.73 95 244.3/Cz 2018 泰兴中智 23.50 744.0 38.58 9.425A, M2 81.89 92 244.3/Cz 2019【4】 福建均石 24.68 742.7 39.48 （9.6451A,M2） 84.24 90 244.3/Cz 2019【5】 Panasonic, 24.7 750 39.5 83.2 101.8/Cz 2013【6】 Kaneka 25.1 738 40.8 83.5 2018【7】 Kaneka （HBC） 26.6 738.0 42.65 84.9 79 2016【8】Topcon电池的工艺流程 清洗制绒 BBr扩散 去除BSG和背结 前、背表面SiNx 丝印前后电极与烧结 测试 前表面AlOx 单面多晶硅刻蚀 LPCVD氧化及沉积i-Poly-Si POCl3扩散 PECVD氧化及沉积p-Poly-Si 退火 P离子注入 退火 工艺难点  硼扩散  多晶硅沉积  多晶硅掺杂SEMCO（LAPLAS）公司的LPCVD设备  制备隧道SiO 2 层  制备本征多晶硅  原位掺杂  退火晶化  硅片采取水平放置 。 不会造成硅片粘连现象，适用于更薄的硅片， 并防止了背对背放置硅片带来的剐蹭现象  适应于M2M6的各种尺寸的硅 片  金属腔。防爆裂  单管单舟1400片，5管炉一炉7000片。HJT电池工艺流程 清洗制绒 丝印前后电极与烧结 测试 PVD制备双面TCO PECVD制备双面非晶硅掺杂层 Cat-CVD制备双面非晶硅掺杂层 RPD制备双面TCO 光注入退火增效各种多晶硅沉积设备的比较 公司 CT 捷佳伟 创 SEMCO Tempress 型号 SPECTRUM LPCVD LD-350A HORTUS SPECTRUM LPCVD 用途 隧 道 氧化层多 晶硅 隧 道 氧化层多 晶硅 隧 道 氧化层多 晶硅 隧 道 氧化层多 晶硅 适用性 新/ 升级（PERC/PERT ） 新/ 升级（PERC/PERT ） 新/ 升级（PERC/PERT ） 新/ 升级（PERC/PERT ） 硅片摆 放 竖直 竖直 水平 竖直 管数 5 管 5 管 5 管 5 管 绕镀 有 有 最小化 有 原位掺 杂 可选 有 有 有 每管片 数 1400 1400 1200 生长速 率 45nm/min 氧 化 层厚度 1.32.4nm 1.41.6nm 1.41.6nm 1.21.6nm 多 晶 硅膜厚 100200nm 100200nm 100160nm 150nm 节拍 片/ 小时 4000** 3000* 4000* 3000* ，4000** 薄 膜 均匀性 批间3 片间5 片内5 批间3 片间4 片内3 片间3.7 批间3 片间5 片内5 占地尺 寸 9.35x5.6x3.63m Uptime 95 95 95 95 商业状 态 准备好 准备好 准备好 准备好 已 为 大型生 产线提 供 测试完 毕 测试完 毕 是的 是的 * 在 线掺杂；** 离线掺 杂HJT电池的提效降本技术路线已经确定  多层掺杂层技术 纳米晶硅 微晶硅层 纳米氧化硅层 微米氧化硅层  多层TCO层技术（HJT2.0） 多层TCO TCO/SiNx叠层 AZO层  RPD技术  新型电极技术 光注入退火技术HJT电池成本降低相关因素 HJT成本 设备 Ag浆料 工艺成 本 高效率 N型单 晶硅 ITO 国产化15000万→9000万→5000万/100MW 接近P型单晶硅 价格高8 22.5 →23 →23.5 →24.0 →24.5 350mg/pcs 200mg/pcs 100mg/pcs 双面ITO→单面ITO →SiNx/ITO复合膜HJT 技术 组件 Ag浆料 设备 烧结 光处理 非晶硅 ITO HJT电池成本降低相关因素 nc-SiOx μc-SiOx 银浆特性 改进 电镀铜 铜包银浆 料 PECVD Cat- CVD PVD RPD 焊接
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