光伏产业低迷,腹背受敌。怎样能挺过寒冬?有技术实力而且能将技术变成生产力的企业,将最终胜出。高效电池就是光伏的突围之匙。
1.高效晶体硅太阳能电池-LBSF电池
LBSF电池是深结局部背场 (Local Back Surface Fields)电池的简称,由德国Fraunhofer研究所研发,2cm×2cm电池效率达到? =23.3%
特点:
1. TCA生长氧化层钝化电池正反面
2. 正面光刻制成的金字塔(绒面)结构
3. 背面硼扩散一般造成高表面复合
4. 局部铝扩散制作电池的表面接触
2.高效晶体硅太阳能电池-德国Fraunhofer超薄多晶硅高效电池
德国Fraunhofer太阳能研究所制备的多晶硅太阳能电池刷新了世界多晶硅电池的转化效率记录-20.3%。这种电池不仅具有局部背表面场结构和用等离子体掩模法制备的表面织构,光学电学性能好,而且由于它采用了湿法氧化法而非传统的热氧化钝化电池后表面,在钝化效果和温度因素之间找到了一个合适的平衡点。既保证了钝化效果,又减少了温度对少子寿命的影响,使电池的性能得到最优化。
该电池另一个特点是超薄,厚度仅37um,此技术对降低多晶硅用量有重要意义。
3.高效晶体硅太阳能电池-日本京瓷(Kyocera)的高效多晶硅电池
多晶硅由于结构的各项同性而使采用碱腐蚀织构化效果不好,日本京瓷(Kyocera)公司采用PECVD/SiN+表面织构化采用反应性等离子刻蚀技术(RIE)。而扩散则采用双面扩散的方法,背面重扩散达到吸杂的效果,以提高电荷的收集率。1996年效率达到17.1%,到了2004年,233cm2大面积多晶硅电池效率达17.7%。去年利用背接触型结构达到18.5%的效率(面积为150mm* 155mm,采用黑色背板,减小布线的宽度,使模块整体呈黑色)。已实现商业化。
4.高效晶体硅太阳能电池-PCC电池
斯但福大学研发的PPC电池单晶硅高效电池的典型代表。PPC是的背面点接触(Point—contact cell)的缩写。点接触电池的结构与PERL电池一样,用TCA生长氧化层钝化电池正反面。为了减少金属条的遮光效应,金属电极设计在电池的背面。电池正面采用由光刻制成的金字塔(绒面)结构。位于背面的发射区被设计成点状,50um间距,10um扩散区,5?m接触孔径,基区也作成同样的形状,这样可减小背面复合。衬底采用n型低阻材料(取其表面及体内复合均低的优势),衬底减薄到约100um,以进一步减小体内复合。这种电他的转换效率在AM1.5下为22.3%。
5.国产高效晶体硅电池-尚德冥王星(Pluto)
Pluto电池是采用PERL结构的、基于P型硅的高效晶硅电池。属于UNSW的PERL的衍生技术。单晶硅电池18.8%及多晶硅电池17.2%的转化效率,与目前传统量产化电池拉开一定差距。据称未来2年之内,Pluto技术的目标是单晶硅电池的转换效率达到20%及多晶硅的效率为18%。
对PLUTO电池的评估如下:
① 与南京中电SE电池类似,前身为新南威尔士(UNSW)大学的PERL(钝化发射极背部局域扩散)电池,这种电池的实验室最高记录是由赵建华博士于1999年实现的,其包含并不限于典型的选择性发射极(SE)技术。
② 激光制绒,以达到均匀性最好的表面倒金字塔形貌。钝化背发射极(降低复合速率,延长少子寿命)、背面点接触(减少与硅基接触,降低复合速率)这些,都是已经运用非常广的技术。
③ 真空蒸镀栅线后再加以电镀,提升均匀性及高宽比。Pluto的栅线相比普通的丝网印刷栅线要窄:丝网印刷栅线的高宽比典型的是1:4,而Pluto为1:2。较窄的正面电极可以减少阳光的遮挡并减少与硅片的接触面积。减少遮挡这一点很容易理解;而减少接触主要是因为任何与硅的直接接触会导致较高的表面复合速率,使少子寿命减少。
④ 扩散炉和刻蚀机采用从48所订制的半导体级产品,扩散后有特殊处理。
其中②③项是在中电SE技术上进一步深化的技术,为尚德首席技术官 Stuart Wenham协助尚德开发,其还担任新南威尔士大学的 ARC 卓越光伏研究中心的执行官。
可以看出PLUTO电池的本质即是将实验室PERL电池进行量产化,在不可避免的采用半导体先进制程技术外,尽量控制设备投资额度,掌握技术领先与商业可行的平衡是其重点。
尚德为了量产化PLUTO电池,收购了德国一家大型机械厂商库特勒公司(电路印刷板制造机器行业的领军企业之一),进行大部分设备的自主设计和改造。目前尚德继在旧厂房(原有四条线)进行Pluto电池生产线设立后,又开始扩充到新厂房以增加产量。所有参与Pluto电池的技术与生产人员都大幅提薪以防止技术泄露,同时监控摄像头异常密集,其他公司总经理级别人士也不允许进入。
作者:和海一样的新能源
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