光伏“转化效率之王”IBC电池有多牛?

2017-03-15 08:46:47 太阳能发电网
光伏技术竞争上,各家公司是你追我赶、用尽全力,到底什么样的技术才是决定未来的先进技术呢?有人说PERC电池技术,也有人说是IBC电池技术,还有人说MWT组件技术……但是不管是那种技术,首先转化效率才是决胜未来的根本。
  不过,丝网印刷方法本身的局限性,如对准的精度问题,印刷重复性问题等,给电池结构设计提出了一定的要求,在一定的参数条件下,较小的PN间距和金属接触面积能带来电池效率的提升,因此,丝网印刷的方法,需在工艺重复可靠性和电池效率之间找到平衡点。
  此外,激光也是解决丝网印刷局限性的一条途径。无论是间接刻蚀掩膜,还是直接刻蚀,激光的方法都可以得到比丝网印刷更加细小的电池单位结构,更小的金属接触开孔和更灵活的设计。
  离子注入也从半导体工业转移到了光伏工业上,离子注入的最大优点是可以精确地控制掺杂浓度,从而避免了炉管扩散中存在的扩散死层。通过掩膜可以形成选择性的离子注入掺杂。离子注入后,需要进行一步高温退火过程来将杂质激活并推进到硅片内部,同时修复由于高能离子注入所引起的硅片表面晶格损伤。所以,离子注入技术的量产化导入的关键是设备和运行成本。
  2.表面钝化技术
  对于晶体硅太阳电池,前表面的光学特性和复合至关重要。对于IBC高效电池而言,更好的光学损失分析和光学减反设计显得尤其重要。在电学方面,和常规电池相比,IBC电池的性能受前表面的影响更大,因为大部分的光生载流子在入射面产生,而这些载流子需要从前表面流动到电池背面直到接触电极,因此,需要更好的表面钝化来减少载流子的复合。
  为了降低载流子的复合,需要对电池表面进行钝化,表面钝化可以降低表面态密度,通常有化学钝化和场钝化的方式。化学钝化中应用较多的是氢钝化,比如SiNx薄膜中的H键,在热的作用下进入硅中,中和表面的悬挂键,钝化缺陷。
  其中,场钝化是利用薄膜中的固定正电荷或负电荷对少数载流子的屏蔽作用,比如带正电的SiNx薄膜,会吸引带负电的电子到达界面,在N型硅中,少数载流子是空穴,薄膜中的正电荷对空穴具有排斥作用,从而阻止了空穴到达表面而被复合。
  因此,带正电的薄膜如SiNx较适合用于IBC电池的N型硅前表面的钝化。而对于电池背表面,由于同时有P,N两种扩散,理想的钝化膜则是能同时钝化P,N两种扩散界面,二氧化硅是一个较理想的选择。如果背面Emitter/P+硅占的比例较大,带负电的薄膜如AlOx也是一个不错的选择。
  3.金属栅线
  IBC电池的栅线都在背面,不需要考虑遮光,所以可以更加灵活地设计栅线,降低串联电阻。但是,由于IBC电池的正表面没有金属栅线的遮挡,电流密度较大,在背面的接触和栅线上的外部串联电阻损失也较大。金属接触区的复合通常都较大,所以在一定范围内接触区的比例越小,复合就越少,从而导致Voc越高。因此,IBC电池的金属化之前一般要涉及到打开接触孔/线的步骤。
  另外,N和P的接触孔区需要与各自的扩散区对准,否则会造成电池漏电失效。与形成交替相间的扩散区的方法相同,可以通过丝网印刷刻蚀浆料、湿法刻蚀或者激光等方法来将接触区的钝化膜去除,形成接触区。
  而且,蒸镀和电镀也被应用于高效电池的金属化。例如,ANU公司的24.4%的IBC电池即采用蒸镀Al的方法来形成金属接触。而SunPower公司则是采用电镀Cu来形成电极。由于金属浆料一般含有贵金属银,不但成本高,且银的自然资源远不如其他金属丰富,虽然目前还不至于成为太阳电池产业发展的瓶颈,但寻找更低廉、性能更优异的金属化手段也是太阳电池的一大研究热点。

作者:永智 来源:华夏能源网 责任编辑:wutongyufg

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