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新型晶體矽電池關鍵技術仍待進一步突破

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新型晶體矽電池關鍵技術仍待進一步突破

發布日期:2017-05-06 作者: 點擊:

  “晶體矽太陽能電池是目前應用技術最成熟,市場占有率最高的太陽能電池。近年來,國内外都在大力研發可産業化的新型晶體矽太陽能電池。”中國科學院電工所研究部主任、研究員王文靜表示,在近兩年市場上湧現的如背鈍化電池 (PERC)、N型雙面電池(PERT)、非晶矽/晶體矽異質結電池 (HJT)等新型晶體矽太陽能電池中,PERC、HJT電池技術更受青睐。不過,新型晶體矽太陽能電池産業化發展仍需要進一步在關鍵技術方面做突破。

  王文靜介紹,未來單晶矽電池中N型電池的市場占比會上升,PERC、HJT電池等或成未來太陽能電池市場的主體,但異質結構接觸電池(HBC)電池或是未來市場的最終勝利者。


PERC、HJT電池受青睐

  “所謂的新型晶體矽太陽能電池技術分為兩類,一類是創新技術,即完全不同于已經大規模生産的常規晶體矽電池的新型技術;另一類是革新技術,即在傳統晶體矽太陽能電池技術的基礎上通過改進設備、工藝而形成的技術。”王文靜介紹,總體來講,目前可産業化的新型晶體 矽太陽能電池主要有PERC、PERT、HJT電池等。其中,PERC、HJT電池更受市場青睐。

  PERC電池近期在我國太能能電池市場的增長勢頭很高。“據預測,2016年我國PERC電池産能或達到7吉瓦左右,并在不斷提高。”王文靜介紹,很多常規電池生産線企業比較看好PERC技術。因為,與常規電池相比,PERC隻多了兩步工藝過程———氧化鋁及氮化矽鈍化、激光開孔。

  傳統電池生産線隻需要再加兩台設備,就可以把PERC生産線效率提高1個百分點。

  王文靜表示,近兩年比較熱門的新型晶體矽太陽能電池技術還有HJT。“HJT電池是革命性創新的電池技術,不再用擴散工藝,具有高效、雙面發電的優勢,以及能耗少等諸多優點,因此能夠在衆多高效矽基太陽能電池方案中脫穎而出。”王文靜說,我國實驗室研發的HJT電池的最高光電轉換效率是22.92%,由中國科學院上海微系統研究所研發出來的。在國際上,日本松下的HJT電池已經達到1吉瓦的産能,我國上彭太陽能科技(嘉興)有限公司也實現了45吉瓦的産能。


關鍵技術仍待突破

  王文靜表示,國内外新型晶體矽太陽 能電池的關鍵技術仍待進一步突破。他以PERC電池、PERT電池為例介紹。PERC電池的關鍵技術環節是鍍膜和激光開窗口。

  其中,比較成熟、大規模使用的鍍膜方法主要是PECVD方法。“目前,國内有些公司已經在嘗試的PECVD鍍膜方法是平闆直接法、平闆式離域法,但都未能達到較高的水平。國内的管式直接法的PECVD鍍膜方法可以做氧化矽,但很難制備三氧化鋁。而使用氧化矽制備的PERC電池的效率不如三氧化二鋁高。”他說。

  PERT電池的工藝難點之一是硼離子摻雜———這是一個世界性的難題。目前,國内外有關硼離子摻雜的方法主要有減壓擴散法、離子注入法等。“運用減壓擴散法時,硼和氧氣形成三氧化二硼,沸點可以達到1600攝氏度以上。這樣,若在950攝氏度的溫度環境下擴硼,三氧化二硼是就一個個霧滴,很難保持均勻性。”王文靜表示,運用離子注入法摻雜硼效果同樣不理想———硼原子比矽原子輕,注入到晶體矽後不宜将注入區打成非晶态,矽片損傷比較少,需在後續過程中以非常高的溫度或很長的時間才能形成很好的結晶,消除缺陷。這在大規模生産中比較難實現。另外,國外還發明了很多其他方法來解決硼摻雜的問題,如美國AM公司最新提出了硼氟注入等,但大都處在試驗階段。


PERT、HJT或是未來市場主體

  N型太陽能電池衰減小的特點在降低發電成本方面非常重要。同時,由于N型電池可以導入更多的高效技術,如PERT、HJT、HBC技術等。因此,未來單晶矽電池市場中N型電池的占比會上升。

  “總體看來,PERT、HJT、PERC電池的市場占比會逐漸增大,或成未來太陽能電池市場的主體。”王文靜表示,PERT電池将會受到低價的PERC電池在提升效率方面的擠壓,以及高效的HJT電池在降低成本方面的擠壓。

  王文靜說,未來HJT組件效率可能達到19.6%。從大規模生産上來看,HJT和IBC産業化效率比PERC電池高,這一趨勢會持續至2020年左右。從市場份額來看,到2024年,鋁背場為代表的常規電池的市場份額會逐漸下降,而PERC市場份額會逐漸上升。


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