Better Wafers for High Efficiency Solar Cells-万跃鹏

保利协鑫能源控股有限公司 GCL-Poly Energy Holdings Limited Better Wafers for High Efficiency Solar Cells 支撑高效电池的高品质硅片 Dr. –Ing Yuepeng Wan CTO, GCL Poly 万跃鹏博士，保利协鑫首席技术官 Xi’an, November 9, 2018 2018-11-09，西安 PERC Cells Gaining Market Share Rapidly (PERC电池市场份额迅速增加） Source: ITRPV 2018 ⚫ ITRPV2018 underestimated the capacity increase of PERC cell lines. (ITRPV对 PERC产能预测实际上有点保守。 ) ⚫ The capacity of 30GW@2017, 60GW@2018.（ 2017年产能 30GW， 2018年将达到 60GW。） ⚫ Both multi-C and Mono-C silicon wafers can be applied to PERC cells. (PERC电池技术适用于单晶和多晶。 ) ⚫ Cell efficiency for Mono: 22%, for multi: 20.6%。 (单晶电池效 率 22%，多晶 20.6%。） ⚫ Module Power for Mono: 305-315Wp, for Multi:: 290- 300Wp.（ PERC组件单晶 305-315Wp，多晶 290-300Wp。） ⚫ N type cells are slowly getting more commercial attentions. （ N型电池开始有小规模商业生产。） ⚫ P type mono-Si wafers for PERC cells (P型单晶硅片） : ✓ Resistivity lowers down (电阻率降低） , from 1.0-3.0 to 0.5-1.5 Ω.cm ✓ Resistivity ranges narrows down (电阻率范围变窄） ✓ Oxygen concentration lowers down （氧含量降低） , from 18ppma to 16ppma, or even lower, to reduce LID and oxygen precipitates (降低 LID和氧沉淀） ✓ Minority Carrier Lifetime (MCL) gets higher (少子寿命更高） ⚫ P type mc-Si wafers（ P型多晶硅片） : ✓ Lower down resistivity and its range for PERC cells, co-doping to lower down LID（多晶硅片也需要降低电阻率提升效率，共掺杂降低 LID） ✓ Lower dislocations to reduce recombination; (进一步降低位错）。 More Stringent Requirements on Solar Wafers (对硅片的要求越来越高） p+ Al paste SiO2 or Al2O3 FS-Ag paste SiNx P Type Si PERC cell (PERC电池 )  ρ： Resistivity (电阻率 )  τ ： MCL (少子寿命）  Oi : Oxygen (氧含量，氧沉淀）  Ci : Carbon (碳含量）  Dislocations （位错） Bulk (体特征） Surface (表面特征） Wafer Properties (硅片性能） 高效多晶 High efficiency mc-Si 铸锭单晶 Casting mono-Si 直拉单晶 Cz mono-Si DW-S3 金刚线切 S3 Co-doping S4 共掺杂 S4 MCCE TS3/TS4 黑硅 TS3/TS4 GCL casting mono-Si 鑫单晶 P/N type RCz P/N型 RCz单晶 P/N type CCz P/N型 CCz单晶 GCL Customized Wafers to Meet Demands (协鑫针对客户需求的硅片） HE mc-Si cell (高效多 晶电池 ) HE PERC cell (高效 PERC电池 ) HE PERC cell高效 PERC电池 Mono-Si PERC (单晶 PERC电池 ) Mono-Si PERC (单晶 PERC电池 ) Mono-Si PERT (单晶 PERT电池 ) Mono-Si HJT (单晶 HJT电池 ) Black Silicon+Multi-C+PERC 300Wp (黑硅 +高效多晶 +PERC 300Wp 组件）  156.75 high efficiency mc-Si wafer+MCCE+PERC（ 156.75高效多晶 +湿法黑硅 +PERC）  Average conversion efficiency 20.6%（电池平均转换效率 20.6%）  Yield of 300Wp/60pcs module 50.23%（ 300W组件合格率 50.23%） Module power of HE mc-Si+MCCE+PERC 高效多晶 +湿法黑硅 +PERC组件功率分布 Group Quantity Eff Uoc Isc FF baseline 19717 20.09% 0.651 9.481 79.91 Experiment 15165 20.60% 0.661 9.580 79.905 Cell efficiency of HE mc-Si+MCCE+PERC (高效多晶 +湿法黑硅 +PERC电池效率 ) Power 290W 295W 300W Distribution 2.3% 47.47% 50.23% The distribution of Cell efficiency of HE mc-Si+MCCE+PERC 高效多晶 +黑硅 +PERC电池效率分布 Casting Mono Wafers (铸锭鑫单晶硅片） ➢Casting Mono quality improved significantly with better hot zone, seed arrangement, etc. Comparing to Cz mono, cell efficiency difference2000, qualified for mass production τeff/ρbulk4000, No difference in η. Example： ◆ τ/ρ 49.5 μs/ Ωcm; ◆ for ρ=0.7 Ωcm the τ(min)＞ 35 us  The cell efficiency is more related to the ratio of τ /ρ instead of τ. (电池效率与少子寿命和电阻率的比值成正比关系。）  The requirement on the MCL can be linked to resistivity, or use τ /ρ.（对硅片少子寿命的要求应该结合电阻率，比如用 τ/ρ 比值） Discussion for ‘Black center’ by PL（ PL黑芯片的探讨） ‘Black center’ by PL (PL“黑芯片” ) [Oi] as a function of [Oi] for Cz silicon subjected to two-step heat treatment (800℃ /2hr+1050℃ /16 hr) （经 2步热处理后， Cz硅中氧沉淀和间隙氧的关系）  Black center is attributed to oxygen precipitation or oxygen-Vacancy interaction. (“黑芯片”由于氧沉淀或氧 与空位作用产生，影响电池效率。 )  Oi＜ 14ppma， chance of oxygen precipitation very small. (氧含量低于 14ppma，氧沉淀机会少。）  Even low Oi(＜ 12.5), LID still possible. (对硼掺杂晶体，低氧减少 LID，但在低于 12.5下，仍然有 LID。） Source: F. Shimura, Semiconductor Silicon Crystal Technology (Academic Press Inc., San Diego, California, 1989) , p 315-320 The precipitated [Oi] as a function of [Oi] for Cz crystals analyzed in our Lab （在实验室分析的氧沉 淀与氧含量关系） Growth striations revealed by chemical etching for shoulder of Cz silicon and schematic illustration of Czochralski crystal cross section Source: F. Shimura, Semiconductor Silicon Crystal Technology (Academic Press Inc., San Diego, California, 1989) , p 152-153 Discussion for Concentric Circles of growth striation of Cz silicon（生长条纹的同心圆探讨）  The major causes of striations: temperature fluctuations near the crystal-melt interface and crystal rotation in an asymmetric thermal environment.（生长条纹主要由不稳定热对流和非对称热环境中的晶体旋转造成）。  Typical elements for striation: dopants （形成生长条纹的典型元素：掺杂剂。 ）  Although can be seen in PL, striation does not affect cell efficiency. (生长条纹可在 PL上看到，但对电池效率无影响） 21.431% 21.433% The efficiency of Cz wafers with/without light ring （ PL）（有 /无同心圆的硅片进行效率测试结果） ‘Light concentric circle’ by PL (PL“轻微同心圆” ) Summary (小结 )  PERC cell technology requests higher quality wafers. Both casting technology and Cz technology can deliver wafers meet the needs.（铸锭技术和直拉单晶技术均可以做出更高品质的 硅片满足 PERC高效电池的需求）。  Multi-crystalline silicon wafers can be combined with black silicon and PERC cell to deliver 300Wp modules（高效多晶硅片和黑硅技术及 PERC电池相结合产生超过 300Wp的多晶组件）。  Cast Mono wafers demonstrate high efficiency with the module power close to Cz mono. It is time to apply Cast mono wafers. (铸造单晶的效率非常接近 CZ单晶，是铸锭技术发展的下一步产品）  CCZ enables constant resistivity of mono wafers, constant oxygen concentration, and deliver better quality wafers. （ CCZ单晶技术可以做电阻率和氧含量均匀一致的硅片。其潜力值得挖掘）。  The MCL requirement at lower resistivity is discussed. A combination of MCL and resistivity is recommended to evaluate wafer quality. （建议用少子寿命除以电阻率来衡量硅片的电性能）。  The black circle shown by PL caused by striation does not affect the cell performance. (PL 中 看到的因为组分分凝产生的轻微黑圈不影响电池效率，应该当成正常硅片。） 协鑫（集团）控股有限公司 www.gcl-power.com 苏州 地址 :江苏省苏州工业园区新庆路 28号协鑫能源中心 电话 : 86-512-6853 6666 传真 : 86-512-6983 2396 上海 地址 :上海市浦东新区世纪大道 100号环球金融中心 68楼 电话 : 86-21-6857 9688 传真 : 86-21-6877 8699 香港 地址 :香港九龙柯士甸道西一号环球贸易广场 17楼 电话 : 852-2526 8368 传真 : 852-2526 7638