王文静《面向24%量产化效率的HJT电池技术》

面向24% 量产化效率的HJT电池技 术 王文静、张闻斌、周春兰、彭德香、 袁向东 中科院电工研究所 泰兴中智公司 金晟阳光公司 第五届异质结量产技术会议截止2019年国际上最高效率记录 25.11% 25.10% 24.70% 24.68% 24.04% 23.61% 23.50% 23.18% 22.00% 22.50% 23.00% 23.50% 24.00% 24.50% 25.00% 25.50% 截止2019年HJT 电池最 高效率HJT 电池产线平均效率接近24% MBB(9BB) 光注入增效 RPD 镀TCO BOM差异 4BB 5BB MBB 0BB（SWCT ） 电池浆料 350mg/pc s 300m g/pcs 200mg/pcs 120mg 单片成本 2.1 ￥/pcs 1.8 ￥ /pcs 1.3 ￥/pcs 0.72￥/pcs 效率/% 22.8% 23.2% 23.8% 24.0% M2 功率/W 5.57 5.668 5.815 5.864 单瓦成本 0.359￥/ W 0.318 ￥/W 0.224￥/W 0.123￥/W 浆料成本占 比 21.7% 19.2% 14.7% 7% 浆料占组件 成本 14.6% 12.9% 9.9% 5.0% 三个支撑HJT 提效 到24% 的关键技术MBB(9BB) 光注入增效 RPD 镀TCO BOM差异 4BB 5BB MBB 0BB（SWCT ） 电池浆料 350mg/pc s 300m g/pcs 200mg/pcs 120mg 单片成本 2.1 ￥/pcs 1.8 ￥ /pcs 1.3 ￥/pcs 0.72￥/pcs 效率/% 22.8% 23.2% 23.8% 24.0% M2 功率/W 5.57 5.668 5.815 5.864 单瓦成本 0.359￥/ W 0.318 ￥/W 0.224￥/W 0.123￥/W 浆料成本占 比 21.7% 19.2% 14.7% 7% 浆料占组件 成本 14.6% 12.9% 9.9% 5.0% 三个支撑HJT 提效 到24% 的关键技术 HJT 电池产线平均效率接近24%捷佳伟创公司对PRD 镀膜机的改进MBB(9BB) 光注入增效 RPD 镀TCO BOM差异 4BB 5BB MBB 0BB（SWCT ） 电池浆料 350mg/pc s 300m g/pcs 200mg/pcs 120mg 单片成本 2.1 ￥/pcs 1.8 ￥ /pcs 1.3 ￥/pcs 0.72￥/pcs 效率/% 22.8% 23.2% 23.8% 24.0% M2 功率/W 5.57 5.668 5.815 5.864 单瓦成本 0.359￥/ W 0.318 ￥/W 0.224￥/W 0.123￥/W 浆料成本占 比 21.7% 19.2% 14.7% 7% 浆料占组件 成本 14.6% 12.9% 9.9% 5.0% 三个支撑HJT 提效 到24% 的关键技术 HJT 电池产线平均效率接近24%光注入退火的增效效应 陶瓷辊道光注入炉 金属网带式光注入炉 金晟阳光 捷佳伟创 迈为 科隆威 Eiji Kobayashi,et.al., Solar Energy Materials and Solar Cells, 173(2017)43HJT 双面电池最新结果（MBB+ 光注入 退火） 中智HJT 双面 电池转换效率 Eta(%) Voc(V) Isc(A) FF(%) 24.0% 0.738 9.53 83.3 24.3% 0.744 9.55 83.5 量产平均效率＞24.0% 最高电池效率＞24.3% 电池双面率95% 组件CTM98.5%23% 23.5% 24.0% 0.3g 0.22g 0.15g 5BB HJT MBB HJT 2019Q1 MBB+ 光注入 HJT 2020Q1 Eff Ag Paste 中智公司MBB异质结电池 效率变 化设备降本 MBB BOM差异 4BB 5BB MBB 0BB（SWCT ） 电池浆料 350mg/pc s 300m g/pcs 200mg/pcs 120mg 单片成本 2.1 ￥/pcs 1.8 ￥ /pcs 1.3 ￥/pcs 0.72￥/pcs 效率/% 22.8% 23.2% 23.8% 24.0% M2 功率/W 5.57 5.668 5.815 5.864 单瓦成本 0.359￥/ W 0.318 ￥/W 0.224￥/W 0.123￥/W 浆料成本占 比 21.7% 19.2% 14.7% 7% 浆料占组件 成本 14.6% 12.9% 9.9% 5.0% 清洗 Singulus 、YAC 、捷佳 伟创、RENA PECVD ( 热丝) MB 、AM 、Ulvac 、理想、迈为 、均石 、捷 佳伟创、捷造、金辰 PVD MB 、冯. 阿登纳、捷佳伟创、迈 为、Ulvac 、 Singulus、 均石 丝印 Baccini 、迈为、Micro-tech 烘干及光 注入 科隆威、迈为、捷佳伟创 、金晟 阳光、 Micro-Tech 设备厂家增多、竞争趋于激烈 HJT 电池要大幅降本的主要技术路径 TCO 12亿/GW 9 亿/GW 6 亿/GW 2017 2018 2019 2020 ？设备降本 MBB TCO BOM差异 4BB 5BB MBB 0BB（SWCT ） 电池浆料 350mg/pc s 300m g/pcs 200mg/pcs 120mg 单片成本 2.1 ￥/pcs 1.8 ￥ /pcs 1.3 ￥/pcs 0.72￥/pcs 效率/% 22.8% 23.2% 23.8% 24.0% M2 功率/W 5.57 5.668 5.815 5.864 单瓦成本 0.359￥/ W 0.318 ￥/W 0.224￥/W 0.123￥/W 浆料成本占 比 21.7% 19.2% 14.7% 7% 浆料占组件 成本 14.6% 12.9% 9.9% 5.0% 清洗 Singulus 、YAC 、捷佳 伟创、RENA PECVD ( 热丝) MB 、AM 、Ulvac 、理想、迈为 、均石 、捷 佳伟创、捷造、金辰 PVD MB 、冯. 阿登纳、捷佳伟创、迈 为、Ulvac 、 Singulus、 均石 丝印 Baccini 、迈为、Micro-tech 烘干及光 注入 科隆威、迈为、捷佳伟创 、金晟 阳光、 Micro-Tech 设备厂家增多、竞争趋于激烈 HJT 电池要大幅降本的主要技术路径 12亿/GW 9 亿/GW 6 亿/GW 2017 2018 2019 2020镀铜电极降低电极成本铜电极替代银电极的HJT 电池 清洗制绒 双面PECVD 镀a-Si 膜（p/i/n ） 双面PVD 镀TCO 膜 测试 光再生 烧结 PVD 镀种子层 喷涂感光胶层 曝光显影 电镀铜 去感光胶 PVD 镀焊接层新型镀铜技术 要点：  使用丝印金属浆料最为籽晶层  使用APCVD 镀制绝缘层（而非感光膜）  使用光诱导化学镀(LID) 而非电镀 E. Issa, et.al., PLATED FRONT SIDE METALLIZATION ON TRANSPARENT CONDUCTING OXIDE UTILIZING LOW-COST APCVD SIO 2 INSULA TING LAYER, Properties, Proceeding of 36th European Photovoltaic Solar Energy Conference, (2019) P431 , Marseille, Franch设备降本 MBB TCO BOM差异 4BB 5BB MBB 0BB（SWCT ） 电池浆料 350mg/pc s 300m g/pcs 200mg/pcs 120mg 单片成本 2.1 ￥/pcs 1.8 ￥ /pcs 1.3 ￥/pcs 0.72￥/pcs 效率/% 22.8% 23.2% 23.8% 24.0% M2 功率/W 5.57 5.668 5.815 5.864 单瓦成本 0.359￥/ W 0.318 ￥/W 0.224￥/W 0.123￥/W 浆料成本占 比 21.7% 19.2% 14.7% 7% 浆料占组件 成本 14.6% 12.9% 9.9% 5.0% 整线成本已可达 到5~6 亿/GW 清洗 Singulus 、YAC 、捷佳 伟创、RENA PECVD ( 热丝) MB 、AM 、Ulvac 、理想、迈为 、均石 、捷 佳伟创、捷造、金辰 PVD MB 、冯. 阿登纳、捷佳伟创、迈 为、Ulvac 、 Singulus、 均石 丝印 Baccini 、迈为、Micro-tech 烘干及光 注入 科隆威、迈为、捷佳伟创 、金晟 阳光、 Micro-Tech 设备厂家增多、竞争趋于激烈 HJT 电池要大幅降本的主要技术路径太阳电池深层次的隐忧——材料丰度 CIGS CdTe Si 的丰度为26% ，仅次 于氧为世界第二大储 量的元素 SiGe新型的高效低成本TCO 材料  高透光性  低电阻率（高载流子迁移 率）  低载流子浓度（低红外吸 收）  功函数匹配  高稳定性  低价格（材料丰度高） 1. ITO——目前仍为主要应用的材料 2. 高迁移率材料(140cm 2 /Vs)——IOH、 ICO:H 、IZrO 。[1-3] 3. AZO——高透光、低成本[4] 1 T. Koidaet al., Solar Energy Mater. & Solar Cells 93 2009 2 E. Kobayashi et al., Solar Energy Mater. & Solar Cells 149 2016 3 M. Morales-Masiset al., IEEE J-PV 2018 4A.B. Morales-Vilcheset al., IEEE J-PV 2018三种备选材料的特性 1. ITO——中等迁移率，源自离化杂质散射的限制。 2. IOH——高迁移率。源于非晶沉积及随后的晶化 生长，并通过固相晶化降低晶粒中的缺陷。 3. AZO——低迁移率，受限于晶粒尺寸。问题：薄 层和低温过程。 Bernd Stannowski, et. al., Highly transparent front-contact stacks for rear-junction Si heterojunction solar cells, SHJ Workshop, Shanghai, Oct 25-26 2018背表面使用AZO替代ITO Alexandros Cruz, et. al., Impact of TCO Processing on Silicon Heterojunction Solar Cell Passivation Properties, Proceeding of 36th European Photovoltaic Solar Energy Conference, (2019) , Marseille, FranchMB 公司提出的HJT2.0概念 ITO a-Si(i) a-Si(i) N-Si Ag Finger a-Si(n) a-Si(p) ITO Ag Finger SiNx D. L. Bätzner ，et. al., ‘HJT 2.0’ PERFORMANCE IMPROVEMENTS AND COST BENEFITSFOR SILICON HETEROJUNTION CELL PRODUCTION, Proceeding of 36th European Photovoltaic Solar Energy Conference, (2019) P300, Marseille, Franch先有鸡还是先有蛋？ 电池的产业规模也是降本的重要因素截止2019年全球HJT 电池产能情况 产能 拟建产 能 产 线 平均效 率 最高效 率 松下( 日) 1000MW 23% 24.7% REC 600MW 23.7% ? 长洲产 业( 日) 80MW 22.8% 23.5% 台 湾 新日光 50MW Kaneka( 日) 40MW 25.1% Hevel （ 俄） 250MW Eco Solifer( 匈) 100MW 3 Sun( 意) 200MW ENEL Group( 意) 200MW 泰兴中 智 160MW 840MW 23.8% 23.5% 汉能 120MW 480MW 23.7% 25.11% 山西晋 能 100MW 100MW 24% 24.04% 福建均 石 600MW 1000MW 24% 24.68% 上彭 30MW 22.3% 23.60% 国电投 80MW 东 方 环盛（ 原国电 光伏） 50MW 停产 中微 200MW 23.6% 23.61% 通 威 （合肥 ） 500MW 爱康 200MW 清华紫 光 60MW 东方日 升 500MW 山煤国 际 1000MW 总计 4360MW 4180MW结论  HJT 电池在技术理论上看是晶体硅单结太阳电 池中效 率最高 的电池  HJT 电池经过多年的发展，产业化技术日趋成 熟  国内外已经建立多条HJT 电池生产线  目前已经明确了HJT 电池量产效率达到24% 的技术 途径：  MBB  光注入增效  RPD  进一步降低成本是HJT 电池面临的主要任务：  设备价格下降  浆料用量进一步降低，价格近一步下 降  寻找ITO 的替代材料  产能及产量近一步提高谢 谢