太阳能电池铝浆技术发展趋势

太阳能电池铝浆技术发展趋势报告能源危机和环境污染已经成为当今世界各国面临的共同问题。 随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大， 石油的枯竭给人类带来了不安。 各国都开始力推可再生能源， 其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”， 发展太阳能已是大势所趋， 太阳能时代已为时不远了。 太阳能光电池是利用半导体光伏效应制成的光电转换器件，它既可以作为电源 , 又可以作为光电检测器件。目前占主流的太阳电池是硅太阳电池，它又分单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池 （总称晶体硅太阳能电池） 和非晶硅太阳能电池。 此外，还有 CaAs 太阳电池、 CdTe 太阳电池， CuInSe2 （ CIS）和染料敏化太阳电池（ DSSC）等。最近还提出叠层太阳电池、多带隙太阳电池和热载流太阳电池。 N 型硅基底基本确立成为行业的下一代晶硅材料，因为目前 P型电池的转换效率普遍达到瓶颈， N 型硅电池技术就成了行业突破的必然之选。转换效率和制造成本、原料丰富且无毒成为太阳能电池的巨大挑战。以下就其太阳能电池的现状、存在的问题、解决的途径以及发展趋势等给铝浆做一下分析。首先分析一下太阳能电池的现状， 最新太阳能电池转换效率数据：国外：德国 CIGS薄膜太阳能电池 20.8%；韩国现代铜基触点选择性发射极太阳能光伏电池 19.7%；美国三结砷化镓太阳能电池 42.3% ；夏普 （目前正考虑在地面组件投产） 43.5% ； 中国： 尚德 20.3%；晶澳 18.5% ；英利 19.5% ；天合 20.54% ；瑞晶 17.40% ；现主流的集中高效技术简单罗列下：根据 ECN的数据，不同电池技术效率趋势的分布如下图：背接触 IBC，异质结 HIT技术，双面扩散 N-PasHa， PERC，表面钝化，背钝化技术，可以帮助 P型晶硅电池获得更高的转换效率。薄硅工艺： 首先在基板上形成多孔硅膜， 在其上通过外延生长形成光吸收层 —— 单晶硅膜（膜厚为 43μm ） ；然后，在形成铝等金属膜后， 用激光制作图案形成电极； 最后重叠柔性材料从基板上剥离外延硅膜及其上面的部分，预期 2014 年组件效率达到 20%， 2016 年达到22%，基板重复利用。电池单元的尺寸与标准的结晶硅型太阳能电池相同，为 156mm 见方。多晶硅成为整个光伏产业链的瓶颈， 其根源在于光伏技术的局限性， 晶体硅尽管仍是光伏电池的绝对主流， 但技术发展往往会促进这种格局的改变， 薄膜电池作为替代性和互补性的产品能否成为另一支主流力量，仍然依赖于技术与规模经济，但可以确定的是，初生的光伏产业必将经历技术结构调整引导产业结构。综上所述，铝浆的发展趋势主要有以下几个方向：1、 提升常规电池的电性能， 低成本、 低翘曲、 表观好的铝浆；2、 背点接触铝浆，形成点接触的欧姆接触；3、 SE技术铝浆， 选择性扩散电极， 形成大结深， 高转换效率；4、 二次印刷铝浆，需承受银浆的两次烘干；5、 MWT技术铝浆，金属电极绕通技术；6、 高温铝浆，增加 30 度的烧结温度；电性能与转换效率一直是太阳能电池行业追求的重点， 欧姆接触，结深与铝粉的质量息息相关， 好的电性能要求铝粉分布结构合理、 粒径范围合适，活性也要适中，其活性对电池片的翘曲有较大影响，降低印刷厚度可以使翘曲得到改善，儒兴开发的铝浆翘曲度都比较低，最低的一款铝浆小于 0.8mm，大大降低了电池片生产过程的损坏率。背点接触铝浆主要考验铝粉的形状， 烧结的耐高温特性， 烧结过程中熔融铝过多， 就会导致欧姆接触的面接触， 通常这种面接触是不利于电池片电性能的。 SE 技术主要是选择性扩散技术，包括背场和电极的不同扩散，使合金层形成大的结深，提高其转换效率。 MWT技术主要是改善电池片正面受光的效率， 把正面电极绕接至背面， 降低正面银删的遮光面积， 从而提高其转换效率。 高温铝浆主要是提高扩散浓度为基础，增大铝硅合金层厚度，以达到提高转换效率的目的。以上这些技术的发展， 其实都是围绕转换效率在不断开发新技术， 当然新技术的研发， 面对这个竞争激烈的市场， 成本也将是不得不严格控制的， 太阳能电池基本就是这样发展方向， 铝浆的发展肯定也就是跟随其发展，配合硅片和铝浆印刷厚度的减薄，降低成本，提高效率。硅片和铝浆印刷厚度的变薄，对铝粉质量、形貌的要求也更高，我认为铝粉将会以细粉为主配置铝浆， 细粉配置的铝浆更适应太阳能电池新技术的发展，异质结构，激光打孔，选择性扩散，电极绕接都需要更高要求的浆料配合， 铝浆的发展可能对铝粉的要求会越来越细， 越来越均匀。欧姆接触要形成点接触，铝粉的球形度好，颗粒大小均匀，表面氧化膜的厚度要适中， 各颗粒的烧结性能均匀， 粒径分布要合适。细粉在铝浆中主要作用也就是提高电池片的电性能。 二次印刷主要考验铝粉的氧化稳定性 , 氧化膜的厚度必须要可控，氧含量要稳定。其它金属杂质元素含量当然是越低越好。 但如果薄膜电池能解决技术难道， 达到与硅电池同等效率， 未来可能太阳能电池用铝粉的量就会大大减少。所有电池技术的发展均向低成本、 高效率前进， 成本与效率比较，效率占主要部份。成本上的发展趋势主要是从硅材料和银浆上节约，硅材料现己有 100um 硅片和 40um 硅膜技术，铝浆的发展又必须符合硅片的变薄， 40um 硅膜均采用 PECVD化学气相沉积法制备，相应的也会在背场上制作铝膜； 100um硅片更多的还是低温烧结制作铝背场，印刷更薄，铝粉要求更细。P型硅电池转换效率基本达顶峰， N型硅电池将会随着技术的进步、成本的不断降低占据主要市场。铝粉的发展趋势随硅片的变薄、效率的提高向更细的方向发展， 铝粉变细后， 烧结性能会有更高的要求，表面氧化膜的致密性，分布的精细，氧化稳定性等等。以上内容主要来至部份铝浆客户和相关网站资料， 内容较为片面，更多的关于铝浆和铝粉的发展趋势， 还需经营销售帮忙收集决策， 更多的靠经营指导技术发展。技术开发部14.7.18 国际光伏技术路线图 （ ITRPV） 委员会日前公布了 2014 年最新版本的路线图， 其中指出电池中使用的银已经成为限制成本进一步降低的重要因素， 其成本为每瓦 0.0167 美元， 约占电池非硅成本的 10%。作为替换银的材料， 业界一直对铜寄予厚望。 但由于网印技术的持续改进， ITRPV预计镀铜电极在光伏产业大规模使用将会推迟到 2018年以后。近年来网印技术的改进主要在于二次印刷（ double print ）和分次印刷 （ dual print ） ， 其中后者将细栅和主栅的网印步骤分开，通过在主栅网印中使用含银更低的浆料实现降低成本的目的。 网印技术的这些改进也将会拖延无主栅技术的推广。