太阳能电池生产的前沿新技术

现有的前沿技术光伏行业遇到产能过剩及双反双重打击，在此寒冬正是大家苦练内功，突破技术瓶颈的好机会，就让我们来研究一下大家关注的太阳能电池前沿技术。一、 太阳能电池效率的损失机理1、光学损失和电学损失：目前提高电池效率的所有努力都集中在降低光学损失和电学损失波段损失：硅的带隙 Eg=1.12eV,对应波长大于 1.1 μm 的光透过2、多余能量损失：波长小于 1.1 μm 的光子能量大于 Eg，一个光子只产生一个电子，多余能 量变热3、反射损失：硅表面反射率 35%、二极管非线性损失、复合损失、接触电阻损失4、减少光学损失的办法陷光理论及技术（减少光的反射损失） 、最佳减反射的表面积构化技术、最佳前表面减反射涂层技术、最佳后表面反射涂层、最小的栅线遮挡面积。5、减少电学损失的办法完美的晶体结构 （高纯度， 零缺陷） 、 理想 p-n 结技术理想钝化技术、 最小接触电阻： SE技术、最大并联电阻、最佳前场和背场二、 前沿技术表面钝化技术直接法特点：1.可以消除表面自然生长氧化硅膜2.可以深入钝化多晶硅晶界3.表面有损伤（通过退火可以消除部分损伤）4.生长速率较低5.SiN 膜质量较高间接法特点：1.对表面损伤小2.生长速率快3.无法消除表面氧化层4.无法深入多晶硅晶界5.SiN 膜酥松，质量较低SE技术选择性发射极晶体硅太阳电池，即在金属栅线与硅片接触部位及其附近进行高掺杂深扩散，在电极之间位置进行低掺杂浅扩散。 SE技术单晶硅转换效率提高 0.8%；多晶硅转换效率提高 0.4%。一次扩散 SE实现方案： 氧化层掩膜扩散 -印刷法 激光涂源掺杂 -电镀法 印刷掺杂 -电镀法 激光 PSG掺杂 -印刷法 返刻法 印刷磷源单步扩散法磷墨 SE电池： 在硅片制绒和扩散之间增加磷墨的丝网印刷，线宽 100-300μm ，根据电极套印精确度决定；转换效率绝对值提高 0.4-0.7%，单片电池所耗磷墨成本不足 0.05 元人民币。MWT技术MWT 电池方法是将主栅线转移到电池背面，电池正表面保留了金属栅线，并沉积 SiNx 膜。这样电池表面就有更大面积来采集阳光并将其转化为电能，提高效率。HIT技术将晶体硅电池和非晶体硅薄膜电池的优势结合起来，制成的单晶硅 -薄膜异质结太阳电池，具有如下优点：1.工艺温度低；2.可以使硅片的厚度减薄；3.光电转换效率高；4.弱光性能强；5.温度特性好国际上实验室研发阶段已达效率： 23.7%国际上产业化组件效率达： 18.2%背表面场技术背表面场技术：良好的背场，低的翘曲和好的附着强度如何得到更好的背场：使用尺度及形状可控的铝粉和理想的烧结曲线其他发展方向向薄片化方向发展无损切割是实现的关键，通过陷光措施， 30μm 可吸收几乎全部太阳光带硅技术直接拉制硅片以免去切片损失准单晶铸锭技术比普通多晶硅电池效率高，比普通单晶成本低，过程操作简单三、 为保证组件质量，目前不可逾越的六大核心指标1.玻璃 -EVA剥离强度： 20N/cm4.TPT层间剥离强度： 4N/cm2.电池电极的剥离强度： 2.6N5.铝边框的强度： 6063 T53.TPT-电池的剥离强度： 20N/cm6.承压： 5400Pa四、 高效硅太阳能电池案例1.电池正面采用 “倒金字塔 “， 这种结构受光效果优于绒面结构，具有很低的反射率，从而提高电池的 JSC 。2.淡磷，浓磷的分区扩散。栅指电极下的浓磷扩散可以减少栅指电极接触电阻；而受光区域的淡磷扩散能满足横向电阻功耗小，且短波响应好的要求。3.背面进行定域， 小面积的硼扩散 P+区。 这会减少背电极的接触电阻，又增加了硼背面场，蒸铝的背电极本身又是很好的背反射器，从而进一步提高了电池的转化效率。4.双面纯化。发射极的表面纯化降低表面态，同时减少了前表面的电子复合。而背面纯化使反向饱和电流密度下降，同时光谱响应也得到改善。PERL电池的研发效率如何达到25%其传统的高效率背面接触电池采用包括光刻工艺的常规半导体加工方法制成。采用这种高成本的方法， 可以制成 23% 地面效率的电池和 28.5% 的聚光效率。以此为基础，为了降低生产成本， SunPower 将其聚光电池加以简化，开发出一种采用丝网印刷工艺的低成本背面接触电池，效率已达 22% 。SunPower22%效率的背面点接触电池该电池采用非晶硅薄膜来钝化电池的正，背表面。在异质结中加入一本征型非晶硅层可进一步提高表面钝化的性能，从而提高开路电压。三洋公司生产的HIT 电池研发效率可达 23.7%其采用印刷金属的方法， 在 156mm ， CZ， N-Si 硅片上， 得到了 21.1%效率的电池，其 60 片电池制成的组件得到 300W 的输出功率。由于是双面电池，背面的光照可得到 20% 额外的输出功率。德国KonstanzISEC 的21% 效率的n 型 ZEBRAIBC 电池五、 量产晶硅电池的新进展转换效率跃上了新台阶：125 单晶： 18.5-18.9% ； 156 单晶： 18.3-18.7% ； 156 多晶： 16.8-17.5%浆料及丝网印刷技术进步最快；银的消耗日益突出，其成本已占到电池成本的 17% 左右