2015年6月，國(guó)家能源局、工信部、認(rèn)監(jiān)委三部委聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)光伏技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的意見(jiàn)》（國(guó)能新能[2015]194號(hào)），明確國(guó)家將通過(guò)領(lǐng)跑者計(jì)劃支持高效電池等先進(jìn)光伏技術(shù)產(chǎn)品應(yīng)用；

2015年11月17日，工信部公布《產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)發(fā)展指南（2015年）》，高效電池生產(chǎn)技術(shù)被明確為優(yōu)先發(fā)展的產(chǎn)業(yè)技術(shù)之一。何為高效電池生產(chǎn)技術(shù)？這些技術(shù)如何實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換效率提升？哪些企業(yè)掌握這些技術(shù)？這些技術(shù)產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及前景如何？

太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率

太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率是電池輸出電功率與入射光功率的比值。雖然太陽(yáng)光包含了一個(gè)很寬的連續(xù)光譜范圍，但不管是哪種材料的太陽(yáng)電池，都只能吸收一定波段的太陽(yáng)光，因此太陽(yáng)電池不能將照射到電池表面全部的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為電流，電池的最高轉(zhuǎn)換效率不可能達(dá)到100%。

實(shí)際上由于額外的損失，太陽(yáng)能電池的效率很低，只有通過(guò)理解并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。

對(duì)于單晶硅硅太陽(yáng)能電池，其轉(zhuǎn)換效率的理論最高值是28%。目前，在實(shí)驗(yàn)室最佳的條件下制作的單晶硅太陽(yáng)電池效率最高能達(dá)到25%，行業(yè)內(nèi)量產(chǎn)的單晶硅太陽(yáng)電池效率已達(dá)到19%以上，而量產(chǎn)的多晶硅太陽(yáng)電池效率則約為18%。

晶體硅太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率的影響因素

對(duì)于晶體硅太陽(yáng)電池來(lái)說(shuō)，只有波長(zhǎng)小于1.1μm的光才能使晶硅材料產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，而其余波段的太陽(yáng)光不能被電池利用，直接轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃?。另外，電?空穴對(duì)的復(fù)合、硅表面的光反射等都會(huì)影響電池的轉(zhuǎn)換效率。

總體來(lái)說(shuō)，可將影響晶體硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率的因素總結(jié)為兩大類：光學(xué)損失和電學(xué)損失。（1）光學(xué)損失，包括材料的非吸收損失（即硅材料的光譜響應(yīng)特性）、硅表面的光反射損失以及前柵線電極的遮擋損失。（2）電學(xué)損失，包括半導(dǎo)體表面及體內(nèi)的光生載流子（電子-空穴對(duì)）的復(fù)合損失、半導(dǎo)體與金屬電極接觸的歐姆損失。

光學(xué)損失和電學(xué)損失中的歐姆接觸損失非常容易理解，而光生載流子復(fù)合損失是什么呢？光生載流子的復(fù)合主要是由于高濃度的擴(kuò)散層在電池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)，電池背表面的復(fù)合速度對(duì)太陽(yáng)能電池特性的影響也很明顯。

晶體硅太陽(yáng)電池的轉(zhuǎn)換效率損失

提高晶體硅太陽(yáng)電池光電轉(zhuǎn)換效率的方法

以減少各種損失為改善思路，提高晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率主要有如下方法：

1、制作光陷阱結(jié)構(gòu)。硅表面的光反射損失在損失比例中占了相當(dāng)大的比重。為了降低光反射損失，通常會(huì)采用化學(xué)腐蝕法在電池表面制作絨面結(jié)構(gòu)，可將電池表面的反射率降低到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）。

另外，也可通過(guò)光刻的手段制作倒置金字塔陷光結(jié)構(gòu)，雖然此方法能更有效的地降低光反射率，但成本比化學(xué)腐蝕制絨法高，因此不適合在生產(chǎn)上大規(guī)模使用。

倒置金字塔陷光結(jié)構(gòu)

2、制作減反射膜。在晶體硅表面制作一層具有一定折射率的膜，可以使入射光產(chǎn)生的各級(jí)反射相互間進(jìn)行干涉甚至完全抵消。減反射膜不但可進(jìn)一步減少光反射損失，還能提高電池的電流密度并起到保護(hù)電池、提高電池穩(wěn)定性的作用。目前，一般采用TiO2、SiO2、SnO2、ZnS、MgF2等材料在晶體硅太陽(yáng)電池表面制作單層或雙層減反射膜。

3、制作鈍化層。通過(guò)制作鈍化層，可阻止載流子在一些高復(fù)合區(qū)域（如電池表面、電池表面與金屬電極的接觸處）的復(fù)合行為，從而提高電池的轉(zhuǎn)換效率。一般會(huì)采用熱氧鈍化、原子氫鈍化，或利用磷、硼或鋁在電池的表面進(jìn)行擴(kuò)散鈍化。

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、增加背場(chǎng)?？赏ㄟ^(guò)蒸鋁燒結(jié)、濃硼或濃磷擴(kuò)散的工藝在晶體硅電池上制作背場(chǎng)。如在P型材料的電池中，背面增加一層P+濃摻雜層，形成P+/P的結(jié)構(gòu)，在P+/P的界面就產(chǎn)生了一個(gè)由P區(qū)指向P+的內(nèi)建電場(chǎng)，不但可建立一個(gè)與光生電壓極性相同的內(nèi)建電場(chǎng)，提高電池的開(kāi)路電壓，還能增加光生載流子的擴(kuò)散長(zhǎng)度，提高電池的短路電流，同時(shí)可降低電池背表面的復(fù)合率，提高電池的轉(zhuǎn)換效率。

5、改善襯底材料。使用高純的硅材料，可降低因晶體結(jié)構(gòu)中缺陷所導(dǎo)致的光生載流子復(fù)合。比如，使用載流子壽命長(zhǎng)、制結(jié)后硼氧反應(yīng)小、電導(dǎo)率好、飽和電流低的n型硅材料制作高效電池。

當(dāng)前高效晶硅電池生產(chǎn)技術(shù)

基于以上幾種提高晶體硅太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率的工藝，目前在業(yè)界內(nèi)應(yīng)用較為廣泛的高效晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)主要有：PERC電池技術(shù)、N型電池技術(shù)、IBC電池技術(shù)、MWT電池技術(shù)、HIT電池技術(shù)等。

高效電池生產(chǎn)技術(shù)主要技術(shù)內(nèi)容：開(kāi)發(fā)電池效率達(dá)到22%以上的高效電池生產(chǎn)技術(shù)，包括重點(diǎn)背場(chǎng)鈍化（PERC）電池、金屬穿孔卷繞（MWT）電池、N型電池、異質(zhì)結(jié)電池（HIT）、背接觸電池（IBC）電池、疊層電池、雙面電池等，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。