鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1022次 | 2020年06月24日
光伏公司復(fù)蘇關(guān)鍵:高效電池的運(yùn)用與發(fā)展
光伏當(dāng)前產(chǎn)業(yè)低迷,外有金融危機(jī),市場(chǎng)萎靡,歐美雙反,貿(mào)易壁壘;內(nèi)有并網(wǎng)受限,政策滯后,產(chǎn)量過(guò)剩,產(chǎn)品同質(zhì)化,高資產(chǎn)負(fù)債率。光伏何時(shí)才能復(fù)蘇?行業(yè)的復(fù)蘇不等于復(fù)活,也許那時(shí)一些公司已經(jīng)成為一名過(guò)客了。那怎么樣的公司才能挺過(guò)這次寒潮呢?有技術(shù)實(shí)力,而且能將技術(shù)變成生產(chǎn)力的公司,將最終勝出,迎來(lái)光伏的下一個(gè)高潮。
有核心技術(shù),自然能得到資本的青睞,解決資金的短缺。自然能夠突破價(jià)格戰(zhàn)和產(chǎn)量過(guò)剩的困局,獲得更高的利潤(rùn)。據(jù)計(jì)算,太陽(yáng)能光伏電池轉(zhuǎn)換效率每提高一個(gè)百分點(diǎn),將使太陽(yáng)能電池組件的發(fā)電成本降低7%左右。目前國(guó)際市場(chǎng)的行情是:同樣是p型硅片制造,轉(zhuǎn)換效率高低成為定價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。下游客戶使用高效太陽(yáng)電池做的組件,可以在安裝成本不變的情況下提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電。高效電池就是光伏的突圍之匙。
光伏暴利的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去。我國(guó)光伏行業(yè)在洗牌整合,在等待政策和貿(mào)易環(huán)境的改善,在積蓄內(nèi)力提高效率,等待一個(gè)真正輝弘的高潮的到來(lái)---光伏平價(jià)上網(wǎng):光伏發(fā)電以平等的價(jià)格和傳統(tǒng)能源展開(kāi)發(fā)電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),走入尋常百姓家。
什么是高效光伏電池
目前普通的太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化水平轉(zhuǎn)換效率:?jiǎn)尉?5%~17%、多晶12%~15%,非晶硅薄膜8%~9%。高效電池是指電池產(chǎn)業(yè)化水平轉(zhuǎn)換效率:?jiǎn)尉А?8%、多晶》16.5%、非晶硅薄膜》10%。要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是我們說(shuō)的是產(chǎn)業(yè)化的電池轉(zhuǎn)換效率,是指能夠量產(chǎn)制造的,不是實(shí)驗(yàn)室精雕細(xì)刻出來(lái)的。實(shí)驗(yàn)室里面有很多電池效率很高,但或者工藝太復(fù)雜、或者技術(shù)不成熟,只具有研發(fā)意義,無(wú)法量產(chǎn),無(wú)法降低生產(chǎn)成本,還不具有商業(yè)推廣價(jià)值。
大面積、薄片化、高效率以及高自動(dòng)化集約生產(chǎn)將是光伏硅電池工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)降低電池的硅材料成本,提升光電轉(zhuǎn)換效率與延長(zhǎng)其使用壽命來(lái)降低單位電池的發(fā)電成本。通過(guò)集約化生產(chǎn)節(jié)約人力資源降低單位電池制造成本。通過(guò)合理的機(jī)制建立優(yōu)秀的技術(shù)團(tuán)隊(duì)、充分保證技術(shù)上的持續(xù)創(chuàng)新是未來(lái)光伏公司發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。
技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)-薄片化
降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶硅太陽(yáng)電池成本的有效技術(shù)措施,是光伏技術(shù)進(jìn)步的重要方面。30多年來(lái),太陽(yáng)電池硅片厚度從70年的450~500μm降低到目前的150~180μm,降低了一半以上,硅材料用量大大減少,對(duì)太陽(yáng)電池成本降低起到了重要用途,是技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)成本降低的重要范例之一。
硅片厚度的降低如表1所示。
光伏技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)
典型商業(yè)組件的效率期望能從2010年的16%上升到2030年的25%,2050年上升到40%。隨著能源和材料在制造業(yè)的使用更加高效,光伏系統(tǒng)能源回收期的時(shí)間會(huì)不斷縮短的。預(yù)計(jì)能源回收期會(huì)從2010年的兩年降低到2030年的0.75年,到2050年會(huì)下降到0.5年。使用壽命期望從25年新增到40年。
戰(zhàn)略技術(shù)指標(biāo)
光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖
晶體硅電池發(fā)展的趨勢(shì)是低成本高效率,這是光伏技術(shù)的發(fā)展方向。低成本的實(shí)現(xiàn)途徑包括效率提高、成本下降及組件壽命提升三方面。效率的提高依賴工藝的改進(jìn)、材料的改進(jìn)及電池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。成本的下降依賴于現(xiàn)有材料成本的下降、工藝的簡(jiǎn)化及新材料的開(kāi)發(fā)。組件壽命的提升依賴于組件封裝材料及封裝工藝的改善。因而,晶體硅電池發(fā)電的平價(jià)上網(wǎng)時(shí)間表除了與產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大有關(guān)外,最重要的依賴于產(chǎn)業(yè)技術(shù)(包括設(shè)備和原材料)的改進(jìn)。
僅靠工藝水平的改進(jìn)對(duì)電池效率的提升空間已經(jīng)越來(lái)越有限,電池效率的進(jìn)一步提升將依賴新結(jié)構(gòu)、新工藝的建立。具有產(chǎn)業(yè)化前景的新結(jié)構(gòu)電池包括選擇性發(fā)射極電池、異質(zhì)結(jié)電池、背面主柵電池及N型電池等。這些電池結(jié)構(gòu)采用不同的技術(shù)途徑解決了電池的柵線細(xì)化、選擇性擴(kuò)散、表面鈍化等問(wèn)題,可以將電池產(chǎn)業(yè)化效率提升2~3個(gè)百分點(diǎn)。為了進(jìn)一步降低成本、提高效率,各國(guó)光伏研究機(jī)構(gòu)和生產(chǎn)商不斷改善現(xiàn)有技術(shù),開(kāi)發(fā)新技術(shù)。他們根據(jù)自己的技術(shù)實(shí)力和科研回報(bào)的期望,選擇不同的研究方向和路徑,共同促進(jìn)光伏技術(shù)的不斷進(jìn)步。
如圖所示為不同光伏技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r及前景
硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率損失機(jī)理
太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率受到光吸收、載流子輸運(yùn)、載流子收集的限制。關(guān)于單晶硅硅太陽(yáng)能電池,由于上光子帶隙的多余能量透射給下帶隙的光子,其轉(zhuǎn)換效率的理論最高值是28%。只有盡量減少損失才能開(kāi)發(fā)出效率足夠高的太陽(yáng)能電池。
影響晶體硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的原因重要來(lái)自兩個(gè)方面,如圖1所示:
(1)光學(xué)損失,包括電池前表面反射損失、接觸柵線的陰影損失以及長(zhǎng)波段的非吸收損失。
(2)電學(xué)損失,它包括半導(dǎo)體表面及體內(nèi)的光生載流子復(fù)合、半導(dǎo)體和金屬柵線的接觸電阻,以及金屬和半導(dǎo)體的接觸電阻等的損失。這其中最關(guān)鍵的是降低光生載流子的復(fù)合,它直接影響太陽(yáng)能電池的開(kāi)路電壓。光生載流子的復(fù)合重要是由于高濃度的擴(kuò)散層在前表面引入大量的復(fù)合中心。此外,當(dāng)少數(shù)載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度與硅片的厚度相當(dāng)或超過(guò)硅片厚度時(shí),背表面的復(fù)合速度對(duì)太陽(yáng)能電池特性的影響也很明顯。
圖1:普通太陽(yáng)能電池多種損失機(jī)制
提高晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率的方法
(1)光陷阱結(jié)構(gòu)。一般高效單晶硅電池采用化學(xué)腐蝕制絨技術(shù),制得絨面的反射率可達(dá)到10%以下。目前較為先進(jìn)的制絨技術(shù)是反應(yīng)等離子蝕刻技術(shù)(RIE),該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是和晶硅的晶向無(wú)關(guān),適用于較薄的硅片,通常使用SF6/O2混合氣體,在蝕刻過(guò)程中,F(xiàn)自由基對(duì)硅進(jìn)行化學(xué)蝕刻形成可揮發(fā)的SiF4,O自由基形成SixOyFz對(duì)側(cè)墻進(jìn)行鈍化處理,形成絨面結(jié)構(gòu)。目前韓國(guó)周星公司應(yīng)用該技術(shù)的設(shè)備可制得絨面反射率低于在2%~20%范圍。
(2)減反射膜。它的基本原理是位于介質(zhì)和電池表面具有一定折射率的膜,可以使入射光出現(xiàn)的各級(jí)反射相互間進(jìn)行干涉從而完全抵消。單晶硅電池一般可以采用TiO2、SiO2、SnO2、ZnS、MgF2單層或雙層減反射膜。在制好絨面的電池表面上蒸鍍減反射膜后可以使反射率降至2%左右。
(3)鈍化層:鈍化工藝可以有效地減弱光生載流子在某些區(qū)域的復(fù)合。一般高效太陽(yáng)電池可采用熱氧鈍化、原子氫鈍化,或利用磷、硼、鋁表面擴(kuò)散進(jìn)行鈍化。熱氧鈍化是在電池的正面和背面形成氧化硅膜,可以有效地阻止載流子在表面處的復(fù)合。原子氫鈍化是因?yàn)楣璧谋砻嬗写罅康膽覓戽I,這些懸掛鍵是載流子的有效復(fù)合中心,而原子氫可以中和懸掛鍵,所以減弱了復(fù)合。
(4)新增背場(chǎng):如在p型材料的電池中,背面新增一層p+濃摻雜層,形成p+/p的結(jié)構(gòu),在p+/p的界面就出現(xiàn)了一個(gè)由p區(qū)指向p+的內(nèi)建電場(chǎng)。由于內(nèi)建電場(chǎng)所分離出的光生載流子的積累,形成一個(gè)以p+端為正,p端為負(fù)的光生電壓,這個(gè)光生電壓與電池結(jié)構(gòu)本身的pN結(jié)兩端的光生電壓極性相同,從而提高了開(kāi)路電壓Voc。同時(shí)由于背電場(chǎng)的存在,使光生載流子受到加速,這也可以看作是新增了載流子的有效擴(kuò)散長(zhǎng)度,因而新增了這部分少子的收集幾率,短路電流Jsc也就得到提高。
(5)改善襯底材料:選用優(yōu)質(zhì)硅材料,如N型硅具有載流子壽命長(zhǎng)、制結(jié)后硼氧反應(yīng)小、電導(dǎo)率好、飽和電流低等。
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-pERL電池
pESC、pERC、pERL電池是新南威爾士大學(xué)研究了近20年的先進(jìn)電池系列,前兩個(gè)子母pE(passivatedEmitter)代表前表面的鈍化(選擇性擴(kuò)散),后兩個(gè)子母代表后表面的擴(kuò)散和接觸情況。其中pERL衍生了南京中電的SE電池與尚德的pLUTO電池。
pESC(鈍化發(fā)射極背接觸)電池1985年問(wèn)世,可以做到大于83%的填充因子和20.8%(AM1.5)的效率。
pERC(鈍化發(fā)射極背場(chǎng)點(diǎn)接觸)電池,用背面點(diǎn)接觸來(lái)代替pESC電池的整個(gè)背面鋁合金接觸,這種電池達(dá)到了大約700mV的開(kāi)路電壓和22.3%的效率。
pERL(鈍化發(fā)射極背部局域擴(kuò)散)(passivatedEmitterandRearLocally-diffused)電池是鈍化發(fā)射極、背面定域擴(kuò)散太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)稱。1990年,新南威爾士大學(xué)的J.ZHAO在pERC電池結(jié)構(gòu)和工藝的基礎(chǔ)上,在電池背面的接觸孔處采用了BBr3定域擴(kuò)散制備出pERL電池,如圖所示。2001年,pERL電池效率達(dá)到24.7%,接近理論值,是迄今為止的最高記錄。
圖2:新南威爾士大學(xué)pERL電池h=24.7%
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-HIT電池
HIT電池是異質(zhì)結(jié)(hetero-junctionwithintrinsicthin-layer,HIT)太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)稱。1997年,日本三洋公司推出了一種商業(yè)化的高效電池設(shè)計(jì)和制造方法,電池制作過(guò)程大致如下:利用pECVD在表面織構(gòu)化后的N型CZ-Si片的正面沉積很薄的本征α-Si:H層和p型α-Si:H層,然后在硅片的背面沉積薄的本征α-Si:H層和n型α-Si:H層;利用濺射技術(shù)在電池的兩面沉積透明氧化物導(dǎo)電薄膜(TCO),用絲網(wǎng)印刷的方法在TCO上制作Ag電極。值得注意的是所有的制作過(guò)程都是在低于200℃的條件下進(jìn)行,這對(duì)保證電池的優(yōu)異性能和節(jié)省能耗具有重要的意義。
HIT電池具有高效的原理是:
(1)全部制作工藝都是在低溫下完成,有效地保護(hù)載流子壽命;
(2)雙面制結(jié),可以充分利用背面光線;
(3)表面的非晶硅層對(duì)光線有非常好的吸收特性;
(4)采用的n型硅片其載流子壽命很大,遠(yuǎn)大于p型硅,并且由于硅片較薄,有利于載流子擴(kuò)散穿過(guò)襯底被電極收集;
(5)織構(gòu)化的硅片對(duì)太陽(yáng)光的反射降低;
(6)利用pECVD在硅片上沉積非晶硅薄膜過(guò)程中出現(xiàn)的原子氫對(duì)其界面進(jìn)行鈍化,這是該電池取得高效的重要原因。
2009年五月,這種電池的量產(chǎn)效率達(dá)到了19.5%,單元轉(zhuǎn)化效率達(dá)到23%。
HIT電池的工藝流程是:
硅片-》清洗-》制絨-》正面沉積-》背面沉積-》TCO濺射沉積-》絲網(wǎng)印刷Ag電極-》測(cè)試
這種電池具有結(jié)特性優(yōu)秀、溫度系數(shù)低、生產(chǎn)成本低廉和轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn),所以在光伏市場(chǎng)上受到青睞,商業(yè)化生產(chǎn)速度發(fā)展很快,僅僅兩三年時(shí)間,產(chǎn)品已占整個(gè)光伏市場(chǎng)的5%
圖3:三洋公司HIT電池h=23%
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-IBC電池
IBC電池是背電極接觸(InterdigitatedBack-contact)硅太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)稱。由Sunpower公司開(kāi)發(fā)的高效電池,其特點(diǎn)是正面無(wú)柵狀電極,正負(fù)極交叉排列在背后。利用點(diǎn)接觸(point-contactcell,pCC)及絲網(wǎng)印刷技術(shù)。
這種把正面金屬柵極去掉的電池結(jié)構(gòu)有很多優(yōu)點(diǎn):
(1)減少正面遮光損失,相當(dāng)于新增了有效半導(dǎo)體面積;
(2)組件裝配成本降低;
(3)外觀好。
由于光生載流子要穿透整個(gè)電池,被電池背表面的pN節(jié)所收集,故IBC電池要載流子壽命較高的硅晶片,一般采用N型FZ單晶硅作為襯底;正面采用二氧化硅或氧化硅/氮化硅復(fù)合膜與N+層結(jié)合作為前表面電場(chǎng),并制成絨面結(jié)構(gòu)以抗反射。背面利用擴(kuò)散法做成p+和N+交錯(cuò)間隔的交叉式接面,并通過(guò)氧化硅上開(kāi)金屬接觸孔,實(shí)現(xiàn)電極與發(fā)射區(qū)或基區(qū)的接觸。交叉排布的發(fā)射區(qū)與基區(qū)電極幾乎覆蓋了背表面的大部分,十分有利于電流的引出,結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。
圖4:Sunpower公司IBC電池h=22.3%
這種背電極的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了電池正面“零遮擋”,新增了光的吸收和利用。但制作流程也十分復(fù)雜,工藝中的難點(diǎn)包括p+擴(kuò)散、金屬電極下重?cái)U(kuò)散以及激光燒結(jié)等。2009年七月Sunpower公司上市了轉(zhuǎn)換效率為19.3%的太陽(yáng)能電池模塊。
IBC電池的工藝流程大致如下:
清洗-》制絨-》擴(kuò)散N+-》絲印刻蝕光阻-》刻蝕p擴(kuò)散區(qū)-》擴(kuò)散p+-》減反射鍍膜-》熱氧化-》絲印電極-》燒結(jié)-》激光燒結(jié)。
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-MWT電池
MWT電池是金屬穿孔卷繞(metallizationwrap-through,MWT)硅太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)稱。
MWT技術(shù)是荷蘭規(guī)模最大的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)商SollandSolar開(kāi)發(fā)的用于其Sunweb電池的方法。該技術(shù)應(yīng)用p型多晶硅,通過(guò)激光鉆孔將電池正面收集的能量穿過(guò)電池轉(zhuǎn)移至電池的背面。這種方法使每塊電池的輸出效率提高了2%,再與電池組件相連接,所得的輸出效率能提高9%,如圖5所示。
在MWT器件中,工藝的難點(diǎn)包括:激光打孔和劃槽隔絕的對(duì)準(zhǔn)及重復(fù)性、孔的大小及形狀的控制、激光及硅襯底造成的損傷及孔內(nèi)金屬的填充等。一般MWT每塊硅片要鉆約200個(gè)通孔。
MWT電池的制作流程大致為:
硅片-》激光打孔-》清洗制絨-》發(fā)射極擴(kuò)散-》去pSG-》沉積SIN-》印刷正面電極-》印刷背面電極-》印刷背電場(chǎng)-》燒結(jié)-》激光隔絕-》測(cè)試。
圖:MWT電池將發(fā)射極從正面“卷繞”至背面
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-EWT電池
EWT電池是發(fā)射極環(huán)繞穿通(emitter-wrap-through,EWT)硅太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)稱。
與MWT電池不同的是,在EWT電池中,傳遞功率的柵線也被轉(zhuǎn)移至背面。與MWT電池類似,EWT電池也是通過(guò)在電池上鉆微型孔來(lái)連接上、下表面。相比MWT電池的每塊硅片約200個(gè)通孔,EWT電池每塊硅片大約有2萬(wàn)個(gè)這種通孔,故激光鉆孔成為唯一可滿足商業(yè)規(guī)模速度的工藝,如圖所示。
EWT電池由于正面沒(méi)有柵線和電極,使模組裝配更為簡(jiǎn)便,同時(shí)由于防止了遮光損失且實(shí)現(xiàn)了雙面收集載流子,使光生電流有大幅度的提高。用于工業(yè)化大面積硅片的EWT電池工藝多采用絲網(wǎng)印刷和激光技術(shù),并對(duì)硅片質(zhì)量具有一定的要求,這為EWT電池工藝技術(shù)提出諸多的要求,比如無(wú)損傷激光切割的實(shí)現(xiàn)、絲網(wǎng)印刷對(duì)電極形狀的限制、孔內(nèi)金屬的填充深度以及發(fā)射極串聯(lián)電阻的優(yōu)化等。利用這種新型幾何結(jié)構(gòu)生產(chǎn)出來(lái)的早期電池獲得了超過(guò)17%的效率。
圖:采用背面分布式觸點(diǎn)的EWT電池
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-LGBC電池
LGBC電池是有激光刻槽埋柵電極(Lasergrooveburycontact)工藝電池的簡(jiǎn)稱。由UNSW開(kāi)發(fā)的技術(shù),是利用激光技術(shù)在硅表面上刻槽,然后埋入金屬,以起到前表面點(diǎn)接觸柵極的用途。如圖所示,發(fā)射結(jié)擴(kuò)散后,用激光在前面刻出20μm寬、40μm深的溝槽,將槽清洗后進(jìn)行濃磷擴(kuò)散,然后槽內(nèi)鍍出金屬電極。電極位于電池內(nèi)部,減少了柵線的遮蔽面積,使電池效率達(dá)到19.6%。
與傳統(tǒng)工藝的前表面鍍敷金屬層相比,這種電池具有的優(yōu)點(diǎn)是:柵電極遮光率小、電流密度高,埋柵電極深入硅襯底內(nèi)部可新增對(duì)基區(qū)光生電子的收集,濃磷擴(kuò)散降低濃磷區(qū)電阻功耗和柵指電極與襯底的接觸電阻功耗,提高了電池的開(kāi)路電壓。
這種電池既保留了高效電池的特點(diǎn),又省去了高效電池制作中的一些復(fù)雜的工藝,很適合利用低成本、大面積的硅片進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)。目前這一技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)讓給好幾家世界上規(guī)模較大的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)廠。如英國(guó)的BpSOLAR和美國(guó)的SOLAREX等。
激光刻槽埋柵電池的大致工藝流程為:
硅片-》清洗制絨-》淡磷擴(kuò)散-》熱氧化鈍化-》開(kāi)槽-》槽區(qū)濃磷擴(kuò)散-》背面蒸鋁-》燒背場(chǎng)-》化學(xué)鍍埋柵-》背面電極-》減反射膜-》去邊燒結(jié)-》測(cè)試。
圖:新南威爾士大學(xué)激光刻槽埋柵電池h=19.8%
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-OECO電池
OECO電池是傾斜蒸發(fā)金屬接觸(Obliquelyevaporatedcontact,OECO)硅太陽(yáng)能電池的簡(jiǎn)稱。
OECO太陽(yáng)電池是德國(guó)ISFH研究所從九十年代就開(kāi)始研制的一種新型單晶硅電池。與其他高效電池相比,具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)新穎、制作簡(jiǎn)單、電極原料無(wú)損耗、成本低廉和適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)。OECO電池結(jié)構(gòu)基于金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)接觸,利用表面溝槽形貌的遮掩在極薄的氧化隧道層上傾斜蒸鍍低成本的Al作為電極,無(wú)需光刻、電極燒穿、電極下重?fù)诫s和高溫工藝即可形成高質(zhì)量的接觸,并且一次性可蒸鍍大批量的電池電極。更為重要的是當(dāng)這種電池制作面積從4cm2擴(kuò)大到100cm2時(shí),效率也只是從21.1%略微降到20%,仍然屬于高效范圍,所以這種結(jié)構(gòu)的電池更適宜于工藝生產(chǎn)。
OECO結(jié)構(gòu)示意圖如圖8所示,電池的表面由許多排列整齊的方形溝槽組成,淺發(fā)射極n+位于硅片的上表面,在其上有一極薄的氧化隧道層,Al電極傾斜蒸鍍于溝槽的側(cè)面,然后利用pECVD蒸鍍氮化硅作為鈍化層和減反射膜
OECO電池有以下特點(diǎn):
(1)電極是蒸鍍?cè)跍喜鄣膫?cè)面,有利于提高短路電流;
(2)優(yōu)異的MIS結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),可以獲得很高的開(kāi)路電壓和填充因子;
(3)高質(zhì)量的蒸鍍電極接觸;
(4)不受接觸特性限制的可以被最優(yōu)化的淺發(fā)射極;
(5)高質(zhì)量的低溫表面鈍化。
電池的制作具體過(guò)程為:
前表面機(jī)械開(kāi)槽→化學(xué)腐蝕清洗→背面掩膜(擴(kuò)散)→前表面化學(xué)制絨→使用液態(tài)源pOCl3進(jìn)行磷擴(kuò)散制作n+發(fā)射極→打開(kāi)背面接觸→真空蒸鍍Al作為背電極→前表面低溫?zé)嵫趸纬裳趸淼缹印氨砻鏌o(wú)需掩膜直接傾斜蒸鍍Al作為面電極→使用導(dǎo)電膠將各個(gè)面電極連接起來(lái)→采用pECVD法在前表面蒸鍍氮化硅作為鈍化和減反射層。
圖:德國(guó)ISFH的OECO電池h=21.1%
高效晶體硅太陽(yáng)能電池-N型晶體硅電池
N型硅襯底的優(yōu)點(diǎn):N型硅(n-Si)相關(guān)于p型硅來(lái)說(shuō),由于對(duì)金屬雜質(zhì)和許多非金屬缺陷不敏感,或者說(shuō)具有很好的忍耐性能,故其少數(shù)載流子具有較長(zhǎng)而且穩(wěn)定的擴(kuò)散長(zhǎng)度。
目前只有Sunpower和sanyo兩家公司N型Si襯底生產(chǎn)高效太陽(yáng)能電池做得較好。英利“熊貓”N型單晶硅高效電池項(xiàng)目填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)N型電池技術(shù)的空白。如何在N型硅襯底上實(shí)現(xiàn)pN結(jié):硼擴(kuò)散制結(jié)、非晶硅/晶硅異質(zhì)結(jié)以及Al擴(kuò)散制結(jié)三種基本方法。硼擴(kuò)散制結(jié)要高溫,高溫是太陽(yáng)能電池制備工藝最忌諱的!HIT電池只有Sanyo做得較好,沒(méi)有推廣。Al推進(jìn)制結(jié)目前受到普遍關(guān)注,因其價(jià)格低廉而又容易實(shí)現(xiàn)。具體工藝參數(shù)信息見(jiàn)附圖,對(duì)專業(yè)人士很有參考價(jià)值。
相關(guān)文章:光伏公司復(fù)蘇關(guān)鍵:高效電池的運(yùn)用與發(fā)展(二)