《高效太阳能电池技术深解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高效太阳能电池技术深解（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、光伏产业之高效太阳能电池技术深解光伏产业低迷，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. 高效电池-光伏的突围之匙光伏当前产业低迷，腹背受敌。外有金融危机，市场萎靡，欧美双反，贸易壁垒;内有 并网受限，政策滞后，产能过剩，产品同质化，高资产负债率。很多人都喜欢问一个问题， “你认为光伏何时才能复苏?”，我觉得这个问题的意义不太大，因为即使能预测出这个时间 点，可是你确信自己能挺到复苏之时吗?行业的复苏不等于你的复活，也许那时你已经成为 一名过客了。那怎样的企业才能挺过这次寒潮呢?有技术实力，而且能将技术变成生产力的 企业，将
2、最终胜出，迎来光伏的下一个高潮。有核心技术，自然能得到资本的青睐，解决资金的短缺。自然能够突破价格战和产能过 剩的困局，获得更高的利润。据计算，太阳能光伏电池转换效率每提高一个百分点，将使太 阳能电池组件的发电成本降低7%左右。目前国际市场的行情是：同样是P型硅片制造，转 换效率高低成为定价的标准。下游客户使用高效太阳电池做的组件，可以在安装成本不变的 情况下提高太阳能光伏发电系统的年发电。高效电池就是光伏的突围之匙。光伏暴利的时代已经过去。中国光伏行业在洗牌整合，在等待政策和贸易环境的改善， 在积蓄内力提高效率，等待一个真正辉弘的高潮的到来-光伏平价上网：光伏发电以平等的 价格和传统能源展开
3、发电市场竞争，走入寻常百姓家。2. 什么是高效光伏电池目前普通的太阳能电池产业化水平转换效率：单晶15%17%、多晶12%15%,非晶 硅薄膜8%9%。高效电池是指电池产业化水平转换效率：单晶18%、多晶16.5%、非 晶硅薄膜10%。要强调一点的是我们说的是产业化的电池转换效率，是指能够量产制造的， 不是实验室精雕细刻出来的。实验室里面有很多电池效率很高，但或者工艺太复杂、或者技 术不成熟，只具有研发意义，无法量产，无法降低生产成本，还不具有商业推广价值。大面积、薄片化、高效率以及高自动化集约生产将是光伏硅电池工业的发展趋势。通过 降低电池的硅材料成本，提升光电转换效率与延长其使用寿命来降低
4、单位电池的发电成本。 通过集约化生产节约人力资源降低单位电池制造成本。通过合理的机制建立优秀的技术团 队、充分保证技术上的持续创新是未来光伏企业发展的核心竞争力所在。3. 技术发展趋势-薄片化降低硅片厚度是减少硅材料消耗、降低晶硅太阳电池成本的有效技术措施，是光伏技术 进步的重要方面。30多年来，太阳电池硅片厚度从70年的450500ym降低到目前的 150180ym，降低了一半以上，硅材料用量大大减少，对太阳电池成本降低起到了重要作 用，是技术进步促进成本降低的重要范例之一。硅片厚度的降低如表1 所示。表L太阳电池硅片厚度的降低1?脸 |m酬柑鳩也MW电池20世纪70年代450柚500202
5、0世纪閒笊代400 *450167020就解代350-40013-162008130-24012-132010I5Q78Q10-11202030100卜10eiecfans pn junctionSi wfer. p dopedx /MWI- b&dcom电孑战烧衣图：MWT电池将发射极从正面“卷绕”至背面2高效晶体硅太阳能电池-EWT电池EWT电池是发射极环绕穿通(emitter-wrap-through, EWT)硅太阳能电池的简称。与MWT电池不同的是，在EWT电池中，传递功率的栅线也被转移至背面。与MWT 电池类似，EWT电池也是通过在电池上钻微型孔来连接上、下表面。相比MWT电池的每
6、 块硅片约200个通孔，EWT电池每块硅片大约有2万个这种通孔，故激光钻孔成为唯一可 满足商业规模速度的工艺，如图所示。EWT电池由于正面没有栅线和电极，使模组装配更为简便，同时由于避免了遮光损失 且实现了双面收集载流子，使光生电流有大幅度的提高。用于工业化大面积硅片的EWT电 池工艺多采用丝网印刷和激光技术，并对硅片质量具有一定的要求，这为EWT电池工艺技 术提出诸多的要求，比如无损伤激光切割的实现、丝网印刷对电极形状的限制、孔内金属的 填充深度以及发射极串联电阻的优化等。利用这种新型几何结构生产出来的早期电池获得了 超过 17%的效率。EWT电池是发射极环绕穿通(emitter-wrap-
7、throughr EWT)硅衣阳能 电池的简称与财WT电池不同的是，在EWT电池中，传递功率的栅线也被转移至背 面ENT电池由于正面没有栅线和电极.使摸组装配更为简便，同时由于 避免了遮光损失且实现了取固收集载流子使光主电流有大雷度的提 高。reljecfanscom 电 & 战烧衣图：采用背面分布式触点的EWT电池3高效晶体硅太阳能电池-LGBC电池LGBC 电池是有激光刻槽埋栅电极 (Laser groove bury contact) 工艺电池的简称。由UNSW开发的技术，是利用激光技术在硅表面上刻槽，然后埋入金属，以起到前表面点接 触栅极的作用。如图所示，发射结扩散后，用激光在前面刻出
8、20ym宽、40ym深的沟槽， 将槽清洗后进行浓磷扩散，然后槽内镀出金属电极。电极位于电池内部，减少了栅线的遮蔽 面积，使电池效率达到19.6%。与传统工艺的前表面镀敷金属层相比，这种电池具有的优点是：栅电极遮光率小、电流 密度高，埋栅电极深入硅衬底内部可增加对基区光生电子的收集，浓磷扩散降低浓磷区电阻 功耗和栅指电极与衬底的接触电阻功耗，提高了电池的开路电压。这种电池既保留了高效电池的特点，又省去了高效电池制作中的一些复杂的工艺，很适 合利用低成本、大面积的硅片进行大规模生产。目前这一技术已经转让给好几家世界上规模 较大的太阳能电池生产厂。如英国的BP SOLAR和美国的SOLAREX等。激
9、光刻槽埋栅电池的大致工艺流程为：硅片-清洗制绒-淡磷扩散-热氧化钝化-开槽-槽区浓磷扩散-背面蒸铝-烧 背场-化学镀埋栅-背面电极-减反射膜-去边烧结-测试。新南威尔士大学n =19.6%北京丈阳能研究所n =18.6%制犬高效电油廉辔加二LGBC山訓激光刻槽埋欄喟池这个瑕池结构的特 点是表面爾极通过化学 镀埋在硅衬底的沟槽里， 庖极与沟tft接触部位采 用雨掺杂P去面的其它 地方进行淡磷扩IR.elcfancom 电孑竄挠欧unEjrn 1 為 Lnuy.图：新南威尔士大学 激光刻槽埋栅电池 h =19.8%4高效晶体硅太阳能电池-OECO电池OECO电池是倾斜蒸发金属接触(Obliquel
10、y evaporated contact, OECO)硅太阳能电池的 简称。OECO 太阳电池是德国 ISFH 研究所从九十年代就开始研制的一种新型单晶硅电池。与 其他高效电池相比，具有结构设计新颖、制作简单、电极原料无损耗、成本低廉和适合大批 量生产等优点。OECO电池结构基于金属-绝缘体-半导体(MIS)接触，利用表面沟槽形貌的 遮掩在极薄的氧化隧道层上倾斜蒸镀低成本的Al作为电极，无需光刻、电极烧穿、电极下 重掺杂和高温工艺即可形成高质量的接触，并且一次性可蒸镀大批量的电池电极。更为重要 的是当这种电池制作面积从4 cm2扩大到100 cm2时，效率也只是从21.1%略微降到20%, 仍然属于高效范围，所以这种结构的电池更适宜于工艺生产。OECO结构示意图如图8所示，电池的表面由许多排列整齐的方形沟槽组成，浅发射极 n+位于硅片的上表面，在其上有一极薄的氧化隧道层，Al电极倾斜蒸镀于沟槽的侧面，然 后利用PECVD蒸镀氮化硅作为钝化层和减反射膜OECO 电池有以下特点：(1) 电极是蒸镀在沟槽的侧面，有利于提高短路电流;(2) 优异的 MIS 结构设计，可以获得很高的开路电压和填充因子;(3) 高质量的蒸镀电极接触;(4) 不受接触特性限制的可以被最优化的浅发射极;(5) 高质量的低温
