P型多晶PERC电池LeTID与烧结改善研究-余浩

全球领先的电气全产业链集成供应商 多晶背钝化 太阳电池 光致衰减 研究 浙江正泰太阳能科技有限公司 2018.11. 8  正泰介绍  研究背景  硅片掺杂类型与 LIDLeTID的关系  电 注入 /光注入处理  电池制 程 优化 -光衰改善  总结 目录 正 泰 新能源 介绍 成立时 间 2006 产能 组件 2.5GW、电池 2GW、 电站 3.5GW 员工人 数 3000 2017年 营业收 入 13.5亿美元 生产地址 杭州 | 海宁 | 德国 | 泰国 | 越南 全国最大民营电站投资光伏企业 新华网报道 全球光伏企业综合实力第一 Photon 评价正泰 衰减影响 PERC电池 VS常规 Al-BSF电池  PERC载流子传输距离加长  缺少背部铝吸杂  PERC电池双面钝化，表面复合速率低， 光致衰减引起体寿命衰减占比加大 Friederike Kersten. et. al. Solar Energy Materials Solar Cells 142 2015 多晶 PERC电池 模拟光 1000wcm-2条件下暴晒  衰减率最高可达约 10  衰减周期数百小时，  提高衰减温度可加速衰减恢复周期  组件衰减 长达 数年 PERC电池衰减背景 PERC电池衰减特性 引起多晶 PERC电池衰减机制  硼氧对 BO引起的衰减 -载流子注入 热处理恢复  铁硼对 FeB间隙金属杂质引起衰减 -风险较小  铜 Cu引起的衰减 -与电池制程热过程有关  LeTID机理复杂，尚无明确定论，可通过吸杂、载流子注入 热、热过程控制等途径抑制 铜 颗粒 ⇋ 铜 原子 Svenja Wilking et.al. 29th European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 2014366-372 Kenta Nakayashiki. et.al. IEEE Journal Of Photovoltaics, vol. 6, 2016 多晶 PERC电池衰减机制与改善 PERC电池衰减背景 载流子注入 热（ 光 注入和电 注入 ） Axel Herguth. et.al. Energy Procedia 124 2017740–744 Dominik Lausch. et.al. Energy Procedia 77 2015 592 – 598 Friederike Kersten. et. al. Solar Energy Materials Solar Cells 142 2015 光注入 /电注入量产设备  经过 60 KWh的暴晒后， 衰减 掺 Ga背钝化电池 常规工艺 共掺背钝化电池 掺 B 背钝化电池， LID值达到 6。 硅片 -不同掺杂类型 不同掺杂类型电池片衰减 硅片参数与光衰关系 掺 B背钝化 1.2-2.0电阻率 A区硅锭衰减  整个硅锭头尾部效率相对较低，且衰减较大，（推测尾部氧含量较高，头部金属 杂质富集）  中间对应电阻率 1.5-1.8段衰减和电池效率可以有好的兼顾， 2.02 1.75 1.64 1.92 1.54 1.28 1.24 1.30 1.15 1.26 1.89 0 0.5 1 1.5 2 2.5 40 50 60 70 80 90 100 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Q值（ ） 电池片编号 Q值、电阻率、 5H光衰 PLI.Quality TTR.Resistivity 5H-LID Res ist ivit y Ω cm 备注 Q值为 Semilab-pl测试硅片 Quality值 光注入和电注入 处理电池光衰改善  经过 24 KWh暴晒后，共掺背钝化 电池 电 注入处理后 的 LID值降低到 1.31，光注 入处理后的 LID值降低到 1.93，都已经优于常规工艺 电池 。  不处理的掺 B背钝化电池 LID值为 5.60，电注入处理后 LID值降低到 2.37，基本 与常规工艺电池的衰减 相当 载流子注入光衰改善 组件暴晒  户外暴晒时正负极短接， 350 天 的暴晒，电注入处理的共掺背钝化组件衰减最 小， LID值为 1.81，未处理的共掺背钝化组件和电注入处理的掺 B背钝化组件 LID 值都稍高于常规工艺组件，分别为 2.02和 2.12。  室内（ 3B级光源，最大功率点）掺 B背钝化组件 170 KWH/m2暴晒后衰减 1.44。 为常规组件的 1.19倍 。 户外 /室内模拟光 暴晒时 LID随辐照量的变化关系 0.73 0.89 0.98 1.34 1.44 0.63 0.74 0.90 1.11 1.22 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00 1.20 1.40 1.60 0 50 100 150 200 多晶组件室内暴晒 掺 B背钝化 电注入 常规工艺 辐照量（ KWH/m2） LID 多晶户外暴晒 不同工艺条件下双面钝化掺硼硅片少子寿命 -晒片衰减趋势图  实验硅片为相同硅锭，晶花相同，连续硅片  不同制程条件对硅片少子寿命衰减有较明显的影响  工艺改善组 1和工艺改善 3都有较好的衰减改善效果， 制程工艺优化 -光衰改善 -钝化硅片 0.55 0.60 0.65 0.70 0.75 0.80 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 0H 4H 8H 16H 24H 32H 40H 48H τ 归一化 不同 工艺条件 少子寿命衰减 BSL 工艺优化 1 工艺优化 2 工艺优化 3 工艺优化 4 工艺优化 5 制程工艺 -光衰改善 -电池 制程工艺改善组电池效率 衰减  4H、 12H、 16H、 24H为不同时间不同批次的结果，实验中制程改善和 BSL的硅片 处理 工艺制程连续  制程改善组相对 BSL，效率衰减优势明显 制 程优化 -光衰改善 -组件 制程改善组和 BSL组件户外暴晒功率衰减  共 掺 PERC，制程改善 工艺组件 LID性能优于对比 组件。 经过 48KWH暴晒 ，制程改善 工艺 组件衰减优势明显 0.79 0.65 0.46 0.37 0.47 0.36 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 BSL-1 BSL-2 制程改善 -1 制程改善 -2 制程改善 -3 制程改善 -4 48KWH户外暴晒 总结 1. 掺 Ga或共掺多晶硅片可以显著抑制背钝化电池的光致衰减，其中掺 Ga电池的衰 减更小。但由于掺 Ga硅片质量不均，量产中更多是采用共掺硅片 。 2. 通过 电注入或光注入诱导氢钝化技术可以进一步改善多晶背钝化电池的光致 衰 减 。 3. 目前制程工艺优化 -改善光衰在电池和组件端都有一定的效果，后续还有进一步 的优化空间 4. 目前量 产过程中 ， 多晶背钝化 技术 路线有 共 掺 硅片 /电 注入处理 掺 B电池 /电 注入处理 共掺 电池 ， 都可以很好解决多晶背钝化的光衰问题， 注入处理 共掺 电池 最小，且 光 衰 稳定性优于 常规工艺的组件，户外暴晒 350 天 后 组件 LID值为 1.81。 5. 因此，正 泰从硅片、工艺制程改善和成品电池处理三个角度致力于多晶 PERC光 衰的改善 Thank you for your attention