25%以上大尺寸纪录高效TOPCon电池-晶科能源有限公司-张昕宇-solarbe文库

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Jinko Solar Co., Ltd. 25以上大尺寸纪录高效 TOPCon电池晶科能源有限公司研发总监张昕宇 Pro 2 n型 TOPCon钝化接触技术研究前沿 n型 TOPCon钝化接触的机理已相对清晰，由于学术界和产业界的快速进步， TOPCon电池技术已成为最受关注的未来发展方向之一，被认为是潜在的下一代主流技术路线。 3 n型 TOPCon钝化接触技术研究前沿 Fraunhofer ISE的近期研究成果受到高度关注。钝化接触正结 25.8和背结 26的结果为量产化设定清晰目标，理论效率 28.7的模拟结果具有高度参考价值。 4 n型 TOPCon钝化接触高效电池核心竞争力极佳的表面钝化能力， J0可低至 2 fA/cm2；掺杂浓度超过 41020cm-3，保持极佳钝化水平。全新表面钝化体系金属 /半导体之间隔离 /半隔离状态；多晶硅高掺杂浓度表面形成较好的欧姆接触。全新金属接触体系多晶硅薄膜位于电池背面，最大化光吸收利用能力。完美光学匹配 N型硅片具有更高的少子寿命； N型基体抗衰减能力强。较好的体材料匹配 5 晶科 n型单晶 TOPCon电池最高效率进展 24.70 24.80 24.90 25.00 25.10 25.20 25.30 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 晶科 N型单晶 TOPCon电池最高效率进展 24.79 24.87 24.90 24.95 2020 Q2 2020 Q3 2020 Q4 2021 Q1 晶科大面积 N型单晶 TOPCon 电池效率不断取得技术突破大尺寸全面积最高效 6 钝化接触电池提效路径分析 ➢ 进一步提升电池 Voc及 Jsc ➢ 对应电池效率提升 1 n型单晶 TOPCon电池 Voc mV Jsc mA/cm2 FF Eta 晶科（大面积） 714.4 41.75 83.68 24.95 Fraunhofer-ISE （小面积） 724.1 42.87 83.10 25.80 -0.80 -0.60 -0.40 -0.20 0.00 0.20 Voc Jsc FF 晶科 VS. ISE 效率差异分析 7 晶科 n型 TOPCon钝化接触电池效率损失 --Voc分析发射极 J0,metal分析 Type of recombination Equivalent J01 at Voc [fA/cm2] Fraction Passivated emitter 20 31.3 Rear SiOx/n-polySi 5 7.8 Front contact 29 45.3 Rear contact 5 7.8 Junction, edge, non- ideal 5 7.8 Voc主要损失来自于发射极和发射极表面金属接触复合。 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 J0 1f A/cm 2 Metal fraction 8 晶科 n型 TOPCon钝化接触电池效率损失 --Jsc分析 EQE ARC reflection Shading losses Blue losses Base Collection Loss Parasitic Absorption Front Surface Escape Jsc Losses Proportion Jsc Loss mA/cm2 Front Grid Shading 42.28 1.04 Base Collection Loss Parasitic Absorption 21.95 0.54 ARC Reflection 12.20 0.3 Front Surface Escape 17.48 0.43 Blue Loss 6.10 0.15 Total 100.00 2.46 金属电极正面遮光损失较大，下一步提升方向超细栅线技术，提升电池电流。 9 晶科 n型钝化接触电池效率提升技术路线 24.4 24.6 24.8 25.0 25.2 25.4 25.6 25.8 26.0 26.2 BSL 栅线宽度金属复合提升背面吸光优化正背面钝化提升金属接触提升硅片品质提升效率提升技术路线 N 型钝化接触电池大面积效率预期可超过 26，量产效率预期可超过 25.5。 24.95 25.35 25.75 24.55 26.15 10 n型钝化接触电池成本下降金属化成本下降 1. 材料体系优化 2. 印刷技术体系 3. 栅线图形设计优化（ MBB, BB0）工艺简化 1. 钝化接触工艺集成 2. 双面钝化工艺集成 3. 链式化学和掺杂技术开发产能提升 1. 大尺寸硅片、电池及组件技术开发 2. 大产能设备开发应用硅材料用量降低 1. 硅片减薄 2. 硅片切割工艺优化对于 N型 TOPCon钝化接触电池而言，成本有较大的下降空间和稳定的下降速度。 11 基于钝化接触电池技术的新型高效电池技术路线 TOPCon钝化接触电池 ⚫预期最高效率 26 双结叠层电池 ⚫预期最高效率 32 全钝化接触 IBC电池 ⚫预期最高效率 26.5 高效双结叠层电池 -Perovskite/TOPCon 实现高 Voc732.3 mV，可进一步提升至＞ 740 mV Armin Richter et al., Design rules for high-efficiency both-sides contacted silicon solar cells with balanced charge carrier transport and recombination losses, Nature Energy, 2021 poly-Si上无需覆盖 SiNx 12 p型单晶 TOPCon电池 Voc mV Jsc mA/cm2 FF Eta Fraunhofer-ISE 732.3 42.05 84.3 26.0 ⚫ TOPCon满足叠层电池对底电池高 Voc的需求 TOPCon结构（ SiO2/poly-Si 钝化效果优异 J0＜ 5 fA/cm2 13 高效双结叠层电池 -Perovskite/TOPCon TOPCon电池低粗糙度抛光表面 TOPCon工艺完美匹配钙钛矿电池，助力叠层电池技术量产单面抛光为钙钛矿生长提供低粗糙度平面 --提升钙钛矿顶电池成膜品质和效率 --同步提升 TOPCon Voc和效率超薄 poly-Si减小吸光损失 --poly-Si 可减薄至＜ 15 nm，提升叠层电池效率 AFM image 提升叠层电池稳定性 --TOPCon电池高温制备，稳定性好 --钙钛矿传输层可选择稳定性更好的高温制备膜层高效高稳定 Perovskite/TOPCon叠层电池 Wu, APSRC-2019 14 信息化 TOPCon技术在大尺寸发展趋势下的机会 A B C N型拉晶技术在大尺寸下机遇与挑战并存薄片化、高产化进展顺利核心电池工艺的大尺寸应用逐渐成熟均匀性、自动化等量产表现进步快 TOPCon电池切割表现好大尺寸多分片的应用空间大 15 信息化生产端全面质量管控体系布局先进研发全面品质管理全面质量管控体系布局 Thanks 16