solarbe文库
首页 solarbe文库 > 资源分类 > PDF文档下载

PERC电池用关键设备发展现状与展望--背钝化设备综述

  • 资源大小:1.64MB        全文页数:36页
  • 资源格式: PDF        下载权限:游客/注册会员/VIP会员    下载费用:0金币 【人民币0元】
游客快捷下载 游客一键下载
会员登录下载
下载资源需要0金币 【人民币0元】

邮箱/手机:
温馨提示:
系统会根据您填写的邮箱或者手机号作为您下次登录的用户名和密码(如填写的是手机,那登陆用户名和密码就是手机号),方便下次登录下载和查询订单;
特别说明:
请自助下载,系统不会自动发送文件的哦;
验证码:   换一换

 
友情提示
2、本站资源不支持迅雷下载,请使用浏览器直接下载(不支持QQ浏览器)
3、本站资源下载后的文档和图纸-无水印,预览文档经过压缩,下载后原文更清晰   
4、下载无积分?请看这里!
积分获取规则:
1充值vip,全站共享文档免费下;直达》》
2注册即送10积分;直达》》
3上传文档通过审核获取5积分,用户下载获取积分总额;直达》》
4邀请好友访问随机获取1-3积分;直达》》
5邀请好友注册随机获取3-5积分;直达》》
6每日打卡赠送1-10积分。直达》》

PERC电池用关键设备发展现状与展望--背钝化设备综述

PERC电池用关键设备发展现状与展望 ---背钝化设备综述王俊朝 教授级高级工程师目录一、产业态势二、 PERC电池及相关设备的现状三、 背钝化设备种类和优劣势分析四、 关键技术参数进步情况五、 主要设备供应商六、背钝化 设备的应用情况七、 与进口设备的差距及努力方向八、 PERC及关健设备的发展展望九、结束语一、产业态势1、电池、组件价格持续下跌,平价上网时代越来越近2、蝴蝶效应,企业规模进入 10GW级, 2018再次洗牌( 2007年 100MW级, 2010年 500MW级, 2014年 GW级)3、 PERC技术成为量产高效电池的不二之选,产能高速增长4、单晶技术借 PERC之势份额继续扩大5、自动化成为新增产线的标配二、 PERC电池及相关设备的现状(一)大环境是契机,设备突破变可能为现实提升效率途径只有两个1、减少光学损失 ,包括电池前表面反射损失 如何将反射率从 20左右降低 光陷阱结构、减反射膜接触栅线的阴影损失 栅线宽度能否降至 40微米甚至以下 细栅制作、背电极长波段的非吸收损失 背钝化2、减少电学损失 ,包括减弱光生载流子复合 钝化 (热氧、原子氢、表面扩散)、 增加背场 等降低半导体和金属的接触电阻 结构、材料、烧结 等PERC技术两种作用都有结构简单、易于升级改造、没有专利问题、潜在效率 25 PERC的前世今生1983年由新南威尔士大学马丁格林教授等人提出1989年经赵建华博士等人改进优化后做出,效率 22.82008年南京中电在国内开始 PERC类电池研究,曾用氧化硅钝化、腐蚀浆料开孔,后逐步改变为氧化铝钝化、激光开孔2013年 10月晶澳最早推出 PERC技术产品2014年台湾 PERC量产,整体生产品质优异,至今量产效率及良率仍有优势2015年国内一线厂开始 PERC产线扩张,热度一直不减, MAiA几乎是标配2017年, PERC电池线成为不二之选2018年, ALD背钝化设备逐渐成熟,成为市场主要角色之一高效太阳能电池的发展路线常规晶硅电池(单晶 19-20.,多晶 17.8-18.5)PERC电池(单晶 20-21,多晶 18.5 -19.5)N型电池(单面、双面 20.5-21.3)HIT, IBC电池( 22, 23)Al2O3钝化镀膜在 PERC电池的背表面钝化以及 N型电池的前表面和背表面钝化上都可以应用,不需要改变设备高效太阳能电池的发展路线可实现单晶提升 1,多晶提升 0.75效率 国内现有约 70GW电池产能,预计今后 3年设备市场需求超过100亿 “领跑者”计划拉动效率提升,约半数中标组件采用PERC电池现有产线效率提升的有效技术路线PERC已成为高效电池主流标配技术,市场潜力巨大 PERC 技术可以提升单晶电池绝对转换效率1,至 21以上;多晶电池提升 0.5-1,至 19.8以上。目前该技术已经导入量产。 PERC 工艺只需在现有电池工艺基础上增加Al2O3SiNx镀膜和激光划线两步,与其它工艺相比,技术难度较小,设备投资成本低 。PERC 背钝化设备市场预测亿元( RMB)(二)获业界广泛认可1、近年来唯一获公认的高效量产主流技术2、一线大厂蜂拥建线,产能连续四年翻倍增长●竞争激烈,常规电池降本无空间、市场需求萎缩●以规模采购、规模产出降本抢位●技术物化于设备3、为什么是 PERC而不是 HIT、 MWT、 IBC、 N型等●兼容现有产线,效率提升明显( 0.75--1)●投资度可接受( 1400~ 1800万 /100MW)●结合其他工艺后手多多( 多主栅 SE, MWT, 双面技术 )4、背钝化技术路线明晰,量产设备及工艺均逐渐成熟(三) PERC电池的技术路线在原有产线上增加镀钝化膜及激光开孔两三个环节、两种设备,效率就可提升 0.75~ 1首次在背光面想办法 增加背钝化层,降低背表面复合,提高背面内反射率三、背钝化设备种类及优劣势分析(一)常用钝化介质材料1、氮化硅 应用广泛,适应大生产,能够对迎光面钝化,但背面钝化易引发短路电流密度损耗。2、氧化硅 900度以上高温热生长制备。近一半膜厚的生长靠消耗硅片表面的硅,且覆铝后高温至 500度介质膜不稳定。3、氮氧化硅 低温 PECVD生长,方法简单,成本低廉。但氮氧化硅沉积面难以可靠接触,有宣称钝化效率超过 21案例。期待4、碳化硅 制备的介质膜 450度以上不稳定5、 氧化铝 固定负电荷密度高,物理及化学性能均利于作背面钝化膜,主要的不足是折射率低( 1.65)。氧化铝薄膜生长设备及工艺率先突破,开始批量应用(二)、氧化铝成膜的四种工业化路线及设备现有的背钝化方案PECVD方案ALD SiNx方案板式 PECVD管式 PECVD 板式 ALD管式 ALD至 2016年 ALD市场份额不到 10,但从 2018年至今的新增 PERC产能中ALD工艺路线占比已超过 60。单片 ALD SoLayTecLeviTech理想能源丰盛装备(三)、几种背钝化设备的特点分析1、平板 PECVD法制备 Al2O3优点设备工艺相对成熟,成膜均匀性好,良率高,集成度好,需要人工少,最新FABiA 4.1型 3 in 1 系统( 4000wph),正面氮化硅、背面氧化铝与氮化硅层一台设备完成。缺点膜质一般, TMA的耗量高,维护成本高PM时间长且间隔时间只有 5天, UP-TIME只有 94腔体大,会有锅巴状 AlOx粉末充斥在腔体里,难清洁。Meyer Burger的 MAiA 6.1系统几种背钝化设备的特点分析2、管式 PECVD法制备 Al2O3优点膜质好,效率提升潜力大,可在背面氧化铝及氮化硅膜之间沉积一层氧化硅,钝化效果更好, UP-TIME高。易于传统线升级改造缺点TMA消耗大,易发生绕镀,制备过程易损伤硅片表面,工艺待提升丰盛装备的 432片 /管高产能管式 PECVD 几种背钝化设备的特点分析3、平板 ALD法制备 Al2O3优点低温( 200250度)沉积,可以精控薄膜厚度和质量,单面生长,对正面银浆要求低, TMA消耗少, 板式承载方式,碎片率低,生产兼容性和上下料自动化程度高。缺点沉积速度慢,只能完成氧化铝的沉积,需另增 PECVD设备 完成氮化硅覆膜,体积大,产能提高难度大。理想能源的 In-line方式的平板 ALD几种背钝化设备的特点分析4、管式 ALD法制备 Al2O3优点低温( 200250度)沉积,可以精控薄膜厚度和质量,双面生长, TMA消耗少,管管叠加架构,产能增加容易, PM间隔时间长,片盒 承载方式。缺点沉积速度慢,长厚膜产率下降快,只能完成氧化铝的沉积,需另增 PECVD设备 完成氮化硅覆膜。NCD的 Lucida GS 1600系列几种背钝化设备的特点分析5、单片悬浮式 ALD法制备 Al2O3优点低温( 200250度)非真空沉积,可以精控薄膜厚度和质量,单面生长,低功耗、 TMA消耗少, in-line 方式、占地小 。缺点沉积速度慢,易碎片,只能完成氧化铝的沉积,需另增 PECVD设备 完成氮化硅覆膜沉积。SoLayTec的 In-Passion空间型 ALDALD与 PECVD两种成膜方式工艺线路对比ALD管式 SiNx工艺优点 钝化效果更好, PERC电池效率更高 设备维护简单,整体开机率高 Al2O3膜厚相对较薄,耗源量少,降低运行成本 电池流程可灵活选择,背 Al2O3背SiN正 SiN,或是 背正背 正背背 N型高效电池上能应用PECVD工艺优点 Al2O3膜 与 SiN膜在同一台设备内完成,减少了一步自动化设备,降低了因此步自动化造成的不良,设备占地面积相对较少,操作人工相对少 可以扩展为三合一设备,进一步减少占地面积和人工操作两种方案都已得到量产验证。随着 ALD设备的成熟,其工艺优点和性价比被市场认同。其份额由 2016年不到 10,到 2017年至今的新增 PERC线占比超过 50。平板式 ALD与管式 ALD对比平板式 ALD 管式 ALD电池效率 单晶多晶目前较PECVD都有优势,生产效率稳定单晶持平 PECVD多晶效率略低(仍需更多量产验证)绕镀问题 单面镀,无绕镀 采用双面镀规避绕镀问题,正面需使用特殊银浆匹配,单面绕镀较严重划痕与碎片 硅片平面放置,无划痕,碎片少密集放置插片较容易产生划痕最大产能 6000片 /小时3-10nm 厚度产能基本不变6000片 /小时,增加容易产能与镀膜厚度成反比占地面积 较大 较小两类量产 ALD的工作原理背钝化设备PECVD厂家Meyer Burger(板式)、 CT、丰盛装备(管式)、 Manz、 Singulus、 SemcoALD厂家 SolayTec( 单片 )、 BeneQ、 Levitech( In-Line)、Picosun、理想能源(平板)、江苏微导、 NCD(管式)APCVD厂家 SchmidPVD 无量产设备厂家国产背钝化设备凭借 ALD强势崛起现在的优势不意味永远的优势,哪种技术实现突破,很可能现在的劣势会变成优势2017年以前,平板 PECVD一家独大, 2018年开始 ALD剑露锋芒背钝化设备氧化铝膜厚( nm)TMA 消耗量( mg/片)氮化硅覆膜氮化硅覆膜厚度( nm)反应气体沉积 工艺温度沉积速率nm/min.)Up-timePM间隔钝化工序良率产能( wph)/台1 平板PECVD20-25 10 有 100-120N2O、TMA、氩气单面沉积4010094 短 95-98 60002 管式PECVD15-25 9 有 100-120N2O、SiH4、TMA、NH3、氩气、N2、CH4单面沉积400-500度≥8 98-99 长 96-97 2800-31003 ALD 5-6 2-3.3 无 100-120H2O、TMA、氩气单面 /双面沉积100-250度2 95-97 较长 95-97 4000-60004 APCVD15-25 15 无 100-120- / 长 / 3000四、几种背钝化设备关键技术指标五、主要量产背钝化设备制造商1、平板 PECVD钝化设备 Meyer Burger 2、管式 PECVD钝化设备 Centrotherm、丰盛装备等3、管式 ALD设备芬兰 PICOSUN、 BeneQ、韩国 NCD、江苏微导、 Singulus4、平板 ALD设备理想能源5、单片 In-line ALD荷兰 SoLayTec、 Levitech6、 APCVD德国 Schmid2011年, SoLayTec首次评估 ALD技术2012年, Roth Rau和 InnoLas宣布平板 PECVD激光开孔方案2013年, 3D-Micromac激光开孔设备的 on-the-fly技术,提升激光开孔效率2014年, SoLayTec的 ALD设备 “InPassion”系统进入市场2014年, Meyer Burger的 MAiA设备,批量应用2014年,台企 PERC电池率先量产,多种设备技术路线,产能 1GW2015年, SolarWorld大量使用 MAiA 2.1设备,国内大厂开始扩产 PERC电池主要选择 MAiA系统2015年,国内配套的激光开孔设备,获得市场青睐2015年,国产 Ideal ALD设备开始试产 PERC多晶电池,后多家跟进试用2016年,国内一线大厂批量应用 MAiA 设备,市场份额高达 80以上,中国PERC电池产能跃居全球第一。2017年, ALD管式 PECVD(镀 SiNX膜)方案渐成熟, MAiA份额下降2018年, ALD管式 PECVD覆膜份额首次领先 ,新增市场份额约占 60,国产设备逐渐开始得到批量应用,累计订单量超过 10GW六、背钝化设备的应用情况钝化设备的选择要素产品性能(效率)产品良率一次购入成本Uptime使用维护成本售后服务技术提升空间1、平板 PECVD钝化设备 国内基础薄弱,关键零部件受限制,差距大,突破难2、管式 PECVD钝化设备 常规氮化硅减反射膜 PECVD国内有良好设备基础,性能、稳定性均与国外相当,性价比远超国外同行,只是 PERC电池的配套工艺是弱项。最易于旧产线升级,可能是国产设备在 PERC领域 的突破点之一3、管式 ALD设备 市场势头猛 ,性价比高,增大产能容易,结合国产管式PECVD淀积氮化硅覆膜已显露优势 。设备的长期稳定性有待考验。4、板式 ALD设备 国内基础良好,设备性能稳定,累计订单约 8GW,尤其在多晶 PERC电池经验丰富。单机产能的提高较难。性价比有待提高。所有国产设备的售后服务都是强项七、国产设备与进口设备的差距及努力方向八、 PERC电池背钝化设备的发展展望(一)技术潜力大,应用空间广1、 PERC技术与现有产线兼容度高,易于进行产线升级,常规电池产线超过 50GW的巨大存量产能,可以部分升级盘活利用。2、 PERC技术在 P型单晶上效率可提高 1,在多晶上效率可提高 0.75。未来 PERC可以 多主栅 SE B局部掺杂 TOPCon 双面 PERC技术等进一步提升效率,潜力可达 25。多晶电池则组合金钢线切割和黑硅技术,提升性价比2016年 10月,德国机械制造商协会( VDMA)公布了第七版国际光伏技术路线图( ITRPV)预测PERC及相关的 PERT、 PERL电池,在 2015年市场份额 10的基础上,2016年将增至 15, 2018年将增至 20, 2020年接近 30。

注意事项

本文(PERC电池用关键设备发展现状与展望--背钝化设备综述)为本站会员(admin)主动上传,solarbe文库仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知solarbe文库(发送邮件至208432126@qq.com或直接QQ联系客服),我们立即给予删除!

温馨提示:如果因为网速或其他原因下载失败请重新下载,重复下载不扣分。

copyright@ 2008-2018 索比光伏网版权所有

经营许可证编号:京ICP备10028102号-1

1
收起
展开