低成本、高效率、双面IBC电池产业化关键技术研究-吴翔-solarbe文库

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国家电投集团西安太阳能电力有限公司吴翔高级研发经理 2018年 11月 8日低成本、高效率、双面 IBC电池产业化关键技术研究一二三四 IBC电池技术提升路线国家电投集团西安太阳能公司简介 N型高效双面 IBC电池技术总结与展望一二三四 IBC电池技术提升路线国家电投集团西安太阳能公司简介 N型高效双面 IBC电池技术总结与展望西宁 1.2亿片单晶切片 400MW P-PERC电池 200MW 组件西安 400MW N-PERT电池 200MW 组件  国家电投集团西安太阳能电力有限公司成立于 2009年 3月，是黄河上游水电开发有限责任公司的全资子公司，是国家电力投资集团的三级单位。  太阳能公司以 “ 奉献绿色能源、服务社会公众 ” 为宗旨，主要从事太阳能光伏电池、组件及配套产品的开发、制造和销售。  目前在西安、西宁两地已形成 1.2亿片单晶切片、 800MW电池（ 400MW PERC 电池， 400MW PERT电池）及 400MW组件的产能规模。太阳能电力公司建设国内首条量产规模（ 200MW） IBC电池及组件生产线。电池平均效率超过 23，双面率达到 70以上， 60片组件功率达到 330W。建成青海省首个智能化、无人化工厂，响应“中国制造 2025” 的要求。 Al-BSF 20.40 P-PERC 21.40 N-PERT 21.50 N-TOPCon 22.50 IBC 23 IBCTOPCon 25 18.0 19.0 20.0 21.0 22.0 23.0 24.0 25.0 26.0 2016 2017 2018 2019 2020 2022 原有生产线技术不断升级新建生产线量产新技术跟跑阶段并跑阶段领跑阶段一二三四 IBC电池技术提升路线国家电投集团西安太阳能公司简介 N型高效双面 IBC电池技术总结与展望  单晶 N型电池的市场份额到 2028年会占到整个光伏市场约 30。  N型晶硅电池主要包括 N-PERT电池、 IBC电池、异质结电池。  Sunpower的 IBC电池和松下的 HIT电池，均已达到 GW级规模。 IBC电池研究进展 Fi g u r e 1 S c h e m a ti c d iag ra m o f S u n P o w e r’s l o w - c o st r e a r - c o n tac t so lar ce ll n o t t o sc a le. NB T h is d iag ra m d e p icts a n n - ty p e b a se , b u t it c o u ld e q u a ll y we ll b e a p - ty p e b a se . SiO 2 p a s s iv a tio n m e ta l fi ng e r n n d iffu s io n n - t y pe b a s e n F SF SiO 2 p a s s iv a tio n c on ta c t ho le in Si O 2 p d iffu s io n m e ta l fi ng e r p Fro n t s i d e Rea r s i d e pi tc h A nti refl e c iti v e c oa tin g te x ture  光衰、温度系数等方面优势大  正面无遮光，外观漂亮， Jsc潜力更大  正面采用很高方阻扩散工艺降低 J0， Voc潜力更大  正负电极都在电池背面，组件制作更灵活、简单  对硅片质量要求高  工艺较复杂，需要很好的污染控制 Al-BSF 工艺流程生产 IBC电池需要增加的工序制绒清洗磷扩散刻蚀去 PSG 镀氮化硅层丝网印刷及烧结硼扩散镀氮化硅层激光图形化镀掩膜清洗简化工艺流程，降低设备投资双面 IBC电池，有效降低光伏度电成本应用常规工业化技术，设备选择面广  一次掩膜技术；  激光图形化技术；  两次扩散完成发射极、前后背场及钝化层的制备。  电池制备过程只使用工业化技术，如丝网印刷、管式扩散、 PECVD掩膜。  双面发电，发电量可提高 1030，符合双面双玻组件发展趋势。 Voc[V] Jsc[mA/cm2] FF[] Eta[] 0.684 41.64 81.05 23.08 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 0 . 0 0 0 . 0 1 0 . 0 2 0 . 0 3 0 . 0 4 0 . 0 5 v ol t age V [ V ] J SC [ A / c m 2 ] 0 2 4 6 8 10 Po wer [W ] 一二三四 IBC电池技术提升路线国家电投集团西安太阳能公司简介 N型高效双面 IBC电池技术总结与展望（ 1） IBC电池前、背表面结构设计模拟电池结构中空穴浓度梯度分布图  FSF少数载流子被发射极收集。  FFE少数载流子被前表面浮动结和背发射极收集。  FSF结构相比 FFE结构的电池效率在发射极比例变化上更敏感。  FFE结构允许较宽的基区设计。  主栅数量的增加减小了副栅线的电阻损失。  Pitch尺寸的减少，降低了横向传输电阻。  过小的 pitch尺寸要求更先进的金属化技术。（ 2） IBC电池主栅线数量与 pitch尺寸研究 𝑃𝑟𝑓 ∝ 𝐵2 ∝ 1𝑁2  FSF、 FFE两种结构的电池效率随硅片少子寿命增加而升高。  FFE相比 FSF结构对硅片电阻率范围的要求不高。（ 3） N型基体材料对 IBC电池效率影响 Emitter passivated 14 Emitter metallized 21 BSF passivated 19 BSF metallized 36 FSF passivated 10 Emitter passivated Emitter metallized BSF passivated BSF metallized FSF passivated J0BSF J0Emitter J0bulk J0FSF ARC J0B met J0E met IBC电池各部分复合示意图  现阶段 IBC电池主要复合损失来自 J0met。  J0BSFpassivated也是复合损失的重要组成部分。  这两点是效率提升方向。  降低 J0met，效率提升 0.2  降低 J0passivated，效率提升 0.2  多主栅设计，效率提升 0.1 ref erence co nta ct w i dth J0E J0B 4 BB to 5 BB 0 .2 2 9 0 .2 3 0 0 .2 3 1 0 .2 3 2 0 .2 3 3 0 .2 3 4 0 .2 3 5 0 .2 3 6 E t a N-TOPCon技术的研究 n /n/n P o l y - S i n /n/P o l y - S i n -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 J 0 f A / c m 2 N - type Poly - Si Poly - Si N - type N N 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 0.18 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 B S F - Me tal c onta c t r e c om bina ti on J 0 , m e t a l 420f A/cm 2 J 0 , m e t a l 1058f A/cm 2 P OCl3 diff sui on sa m ple P oly - S i sa m ple J0 - t o t al f A / cm 2 Me tal f r a c ti on  表面复合从 46fA/cm2降为 7fA/cm2  FT paste金属接触复合从 1058fA/cm2降为 420fA/cm2 TOPCon技术可以有效降低表面复合和金属接触复合  IBC电池背场采用 TOPCon结构，优化 pitch尺寸，电池效率将达到 24 以上。  IBC电池背面发射极和背场都采用 TOPCon结构，新型浆料的应用，采用高质量硅片，电池效率达到 25以上。 Haase F, Hollemann C, Schäfer S, et al Solar Energy Materials and Solar Cells, 2018, IBCTOPCon结构图 n e w p a s te b u l k q u a l i ty i m p r o v e m e n t P-T O PC o n J 0 m e t r e d u c ti o n p i tc h r e d u c ti o n N -T O PC o n 0 .23 6 0 .23 8 0 .24 0 0 .24 2 0 .24 4 0 .24 6 0 .24 8 0 .25 0 0 .25 2 0 .25 4 Eta[] 一二三四 IBC电池技术提升路线国家电投集团西安太阳能公司简介 N型高效双面 IBC电池技术总结与展望  N型电池是未来产业化高效电池的发展方向。  低成本高效双面 IBC技术量产效率超过 23，双面率达到 70以上，有效的降低了光伏度电成本。  IBC技术与钝化接触技术相结合的 TOPConIBC电池效率预计达到 25以上。 wwww.spicsolar.com THANK YOU 国家电投集团西安太阳能电力有限公司