非晶硅/晶体硅异质结（HAC）太阳电池结构与量产技术剖析-南昌大学周浪-solarbe文库

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周浪光伏研究院（ IPV）江西省非晶硅 /晶体硅异质结太阳电池辅材与产线装备国产化重点创新中心2020-05-12索比光伏东方日升 2020 HAC光伏线上论坛非晶硅 /晶体硅异质结（ HAC）太阳电池结构与量产技术剖析非晶硅 /晶体硅异质结（ H eterojunction of Amorphou silicon / Crystalline silicon, 以下简称 H AC）太阳电池结构上下对调一下也可以，可能更好氢的引入（ W. Fuhs, К. Niemann and J. Stuke, Fachbereich Physik, University of Marburg, Germany, American Physical Soc. Bulletin, 1974）与本征非晶硅层的采用（ K. Okuda, H. Okamoto, Y. Hamaka, Japanese Journal of Applied Physics， 1983）是关键进展。理论和实践进一步确定了衬底必须是n型 Producer/Research G roup Base Area[cm2] Voc [mV] Eff [] Sanyo HIT n-type CZ 100 745 23.0 Roth Rau Switzerland n-type CZ 4 735 21.9HEMRI Korea 220 721 21.1 Kaneka and IMECJapan and Belgium n-type 156 21.0 CEA-INESFrance n-type FZ 105 732 21.0 IMT and EPFL Switzerland n-type FZ 4 725 21.0 FernUniversität Hagen Germany n-type FZ 1 675 19.7HMI Germany n-type FZ 1 675 19.3NRELUSA p-type FZ 0.9 678 19.3 HAC 电池的发展 – 2012年 12月的进展报告 3 2011以前， 2-3 家科研机构。。。 Eff. 16～ 17 2011 两个 863计划中试规模项目平行启动 . 2013达 21 2013-15， 2-3 家中试， Eff.21 （其中赛昂后为美国特斯拉旗下公司收购） 2014 Panasonic 报告 24.7 eff的最高记录和 1GW扩产计划） 2017年 3 家公司投入 100MW/a 级规模生产 Eff. 22 2018年 11家扩产或新进投入。超过 4GW, Eff. 22.5 2019年 6家扩产或新进。超过 8GW， Eff. 23.4-23.8 中国 HAC电池研发与产业发展什么运气 - 2017以来的这些中国量产项目有哪家做过 3年以上的研究 - 我们真的比美国、德国、法国那些多年研究 HAC电池的团队更懂 HAC理论和技术工具（设备）更好未必。理想万里晖在 HAC设备上自己也是从 0开始没几年的。再回望一下做得好的都有个共性都是量产项目再看看过程 HAC电池的生产都有个产品效率爬坡的过程，即便是已经成熟的产线和工艺，中断再起，也要经过这样的过程，要跑几万片，包括最初几千片 “打谜 ”（ dummy片经过这样的过程，产品的效率才能爬上 2～ 3个点，达到我们所知的水平 . 那中外这些一流的实验室所做的不过都是些 “ 打谜 ” 片、甚至是第一片 “ 打谜 ” 片吧但 PERC电池却没有这样的故事 - 约四十年前新南威尔士大学马丁格林实验室已经达到 25的效率- 而迄今量产 PERC电池效率的高端水平也低于23- 值得寻味的是，马丁格林实验室似乎从没有 HAC类电池的研究发表有可能并非没做过，但效率数据上不去，不给力吧 . HAC电池看来是太敏感了，对结构，对成份 “打谜 ”爬坡中发生的什么事使电池的结构或成份移向了好的方向再从电池结构上看看有什么理由会使 HAC电池特别敏感非晶硅 /晶体硅异质结（ H eterojunction of Amorphou silicon / Crystalline silicon, 以下简称 H AC）太阳电池结构上下对调一下也可以，可能更好氢的引入（ W. Fuhs, К. Niemann and J. Stuke, Fachbereich Physik, University of Marburg, Germany, American Physical Soc. Bulletin, 1974）与本征非晶硅层的采用（ K. Okuda, H. Okamoto, Y. Hamaka, Japanese Journal of Applied Physics， 1983）是关键进展。理论和实践进一步确定了衬底必须是n型极薄的 CVD非晶硅层（ 5 nm）可能会是原因。不仅是膜厚的均匀性 . 几秒钟完成，系统才刚启动 . 热丝 CVD可能还好些，等离子体 CVD可能还未来得及稳定 . 氢原子的角色钝化效果很依赖氢与沉积层中硅原子的结合状况。氢能成千倍地降低 a-Si中的深能级态密度（ 1019 cm-3 - 1016 cm-3 ）这可能是导致HAC电池过程敏感性的根源，也是 HAC电池结构与化学不同于其它类型电池的最独特之处。 两个因素相互增强，应该会导致我们所看到的过程敏感性当然，我们不会因为 HAC敏感而放弃对它的追求 TopCon也有它的问题这一切只是使我们意识到我们对 HAC非晶硅膜的结构和化学的认识还十分模糊 - 我们不知道什么结构、什么氢 -硅状态，是最好的 - 我们不知道 “打谜 ”过程中， SiH膜发生了什么变化 - 我们对工艺优化、调节有些经验，但我们并不知道它们使 SiH膜结构和化学发生了什么变化结语 HAC电池自诞生开始，由西方主导研究逾三十年，但远没有研究透随着中国HAC量产的发展，相关基础研究在西方不会再有很大的兴趣，切实的需求在中国我们应该接过这个 “接力棒 ” 居安思危想想一旦设备状态跑点偏，没有理论指引，黑暗之中我们怎么找回来也许中国 HAC光伏群英应该设立个研究基金 2011年 2017年中智电力（泰兴）黄海宾博士在车间2017年2011年 2018年中智二期黄海宾博士在中智车间谢谢垂聆欢迎商讨敬请批评 2016年 2019年昌大高新 IPV十年 HAC光伏路